(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
音声信号を入力して周囲の騒音がキャンセルされた音声を聞くことができる騒音キャンセルヘッドフォンにおいて、
周囲の騒音をキャンセルするための騒音キャンセルフィードバック制御回路と、
前記騒音キャンセルフィードバック制御回路の開ループゲインを、
異音は十分抑制することはできないが、周囲の騒音の大きさが所定値以上なら気にならない程度に抑制できる第１のゲインと、
騒音は十分抑制することはできないが、異音は周囲の騒音の大きさが前記所定値以下のとき気にならない程度に抑制できる前記第１のゲインよりも小さな第２のゲインと、
の２通りに設定することができるゲイン設定手段を備え、
前記ゲイン設定手段は、周囲の騒音の大きさが前記所定値以下であり、且つ音声ボリュームの大きさが予め定めた値より小さいとき前記開ループゲインを前記第２のゲインに設定することを特徴とする騒音キャンセルヘッドフォン。
【請求項２】
前記ゲイン設定手段は、周囲の騒音の大きさが前記所定値より大きく前記音声ボリュームの大きさが前記予め定めた値より小さいとき前記開ループゲインを前記第１のゲインに設定することを特徴とする請求項１に記載の騒音キャンセルヘッドフォン。
【請求項３】
前記ゲイン設定手段は、周囲の騒音の大きさが前記所定値より大きく前記音声ボリュームの大きさが前記予め定めた値より大きいとき前記開ループゲインを前記第２のゲインに設定し、周囲の騒音の大きさが前記所定値より小さく前記音声ボリュームの大きさが前記予め定めた値より大きいとき前記第１のゲインに設定するモード切替手段を備えたことを特徴とする請求項２に記載の騒音キャンセルヘッドフォン。
【請求項４】
前記ゲイン設定手段は、周囲の騒音の大きさが前記所定値より大きく前記音声ボリュームの大きさが前記予め定めた値より大きいとき前記開ループゲインを前記第１のゲインに設定し、周囲の騒音の大きさが前記所定値より小さく前記音声ボリュームの大きさが前記予め定めた値より大きいとき前記第２のゲインに設定するモード切替手段を備えたことを特徴とする請求項２に記載の騒音キャンセルヘッドフォン。
【請求項５】
前記ゲイン設定手段は、前記音声ボリュームの大きさが前記予め定めた値より大きいとき前記開ループゲインを前記第１のゲインに設定することを特徴とする請求項２に記載の騒音キャンセルヘッドフォン。
【請求項６】
前記ゲイン設定手段は、前記音声ボリュームの大きさが前記予め定めた値より大きいとき前記開ループゲインを前記第２のゲインに設定することを特徴とする請求項２に記載の騒音キャンセルヘッドフォン。
【請求項７】
前記第１のゲインの設定データと前記第２のゲインの設定データを記憶した記憶手段を備えたことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の騒音キャンセルヘッドフォン。
【請求項８】
前記音声ボリュームの設定位置を検出するボリューム位置検出手段により前記音声ボリュームの大きさが検出されることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載の騒音キャンセルヘッドフォン。
【請求項９】
マイクにより前記周囲の騒音の大きさが検出されることを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか一項に記載の騒音キャンセルヘッドフォン。
【請求項１０】
前記開ループゲインが設定されたときスピーカから出力される音声の可聴周波数範囲での周波数特性をほぼフラットな特性に補正する補正回路を備えたことを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれか一項に記載の騒音キャンセルヘッドフォン。
【請求項１１】
音声信号を入力して周囲の騒音がキャンセルされた音声を聞くことができる騒音キャンセルヘッドフォンの騒音キャンセル制御切替方法において、
異音は十分抑制することはできないが、周囲の騒音の大きさが所定値以上なら気にならない程度に抑制するときには騒音キャンセルフィードバック制御回路の開ループゲインを第１のゲインに設定し、
騒音は十分抑制することはできないが、異音は周囲の騒音の大きさが前記所定値以下のとき気にならない程度に抑制するときには前記第１のゲインよりも小さな第２のゲインに設定し、
周囲の騒音の大きさが前記所定値以下であり、且つ音声ボリュームの大きさが予め定めた値より小さいとき前記開ループゲインを前記第２のゲインに設定するすることを特徴とする騒音キャンセルヘッドフォンの騒音キャンセル制御切替方法。
【請求項１２】
周囲の騒音の大きさが前記所定値より大きく前記音声ボリュームの大きさが前記予め定めた値より大きいときには前記開ループゲインを前記第１のゲインに設定することを特徴とする請求項１１に記載の騒音キャンセルヘッドフォンの騒音キャンセル制御切替方法。
【請求項１３】
周囲の騒音の大きさが前記所定値より大きく前記音声ボリュームの大きさが前記予め定めた値より大きいとき前記開ループゲインを前記第２のゲインに設定し、
周囲の騒音の大きさが前記所定値より小さく前記音声ボリュームの大きさが前記予め定めた値より大きいとき前記第１のゲインに設定することを特徴とする請求項１２に記載の騒音キャンセルヘッドフォンの騒音キャンセル制御切替方法。
【請求項１４】
周囲の騒音の大きさが前記所定値より大きく前記音声ボリュームの大きさが前記予め定めた値より大きいとき前記開ループゲインを前記第１のゲインに設定し、
周囲の騒音の大きさが前記所定値より小さく前記音声ボリュームの大きさが前記予め定めた値より大きいとき前記第２のゲインに設定することを特徴とする請求項１２に記載の騒音キャンセルヘッドフォンの騒音キャンセル制御切替方法。
【請求項１５】
前記ゲイン設定手段は、前記音声ボリュームの大きさが前記予め定めた値より大きいとき前記開ループゲインを前記第１のゲインに設定することを特徴とする請求項１２に記載の騒音キャンセルヘッドフォンの騒音キャンセル制御切替方法。
【請求項１６】
前記ゲイン設定手段は、前記音声ボリュームの大きさが前記予め定めた値より大きいとき前記開ループゲインを前記第２のゲインに設定することを特徴とする請求項１２に記載の騒音キャンセルヘッドフォンの騒音キャンセル制御切替方法。
【請求項１７】
前記第１のゲインの設定データと前記第２のゲインの設定データを記憶したことを特徴とする請求項１１乃至請求項１６のいずれか一項に記載の騒音キャンセルヘッドフォンの騒音キャンセル制御切替方法。
【請求項１８】
音声ボリュームの位置を検出するボリューム位置検出手段により前記音声ボリュームの大きさが検出されることを特徴とする請求項１１乃至請求項１７のいずれか一項に記載の騒音キャンセルヘッドフォンの騒音キャンセル制御切替方法。
【請求項１９】
マイクにより周囲の騒音が検出されることを特徴とする請求項１１乃至請求項１８のいずれか一項に記載の騒音キャンセルヘッドフォンの騒音キャンセル制御切替方法。
【請求項２０】
前記開ループゲインの設定がされたときスピーカから出力される音声の可聴周波数範囲での周波数特性がほぼフラットの特性となるように補正することを特徴とする請求項１１乃至請求項１９のいずれか一項に記載の騒音キャンセルヘッドフォンの騒音キャンセル制御切替方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、騒音キャンセルヘッドフォン、及び騒音キャンセル制御切替方法に係り、特に、周囲の騒音状況に応じて騒音キャンセル制御モードを切り替え、高音質の音楽を聞くことができる騒音キャンセルヘッドフォン、及び騒音キャンセル制御切替方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、周囲の騒音をキャンセルして音楽などを聞くことができる騒音キャンセルヘッドフォンが各社より製品化されている。これらの騒音キャンセルヘッドフォンは、周囲の騒音をマイクから入力し、スピーカから出力される騒音を逆位相で打ち消し、低騒音化を実現するようになっている。騒音キャンセルヘッドフォンに関する従来技術としては、特開平６−３４３１９５号公報（特許文献１）などを挙げることができる。
【０００３】
図１１は、フィードバック制御により騒音キャンセルを実現するヘッドフォンの制御回路構成を簡単化して示したものである。
【０００４】
図１１において、２１は騒音キャンセルヘッドフォンの制御回路部である。２は騒音キャンセルヘッドフォンの音声再生部（以下ヘッドフォンという）を示す。また、３は音楽などの音声信号を出力する音声信号再生装置であり、図１１ではシリコンプレーヤ（音楽データを記憶する記憶媒体が半導体メモリである携帯型オーディオ装置）となっている。制御回路部２１とヘッドフォン２は、一体に構成されたものや別体として構成されたものがある。また、ヘッドフォン２はヘッドフォン型の他にイヤホン型のものもある。
【０００５】
音声信号再生装置３から入力された音声信号は、制御回路部２１で音声信号処理されてヘッドフォン２に出力され音声として再生される。なお、以下の説明では音響や音声を含めて音声と記載する。
【０００６】
制御回路部２１は、補正回路４、信号加算部５、フィルタ６、ヘッドフォンアンプ７、マイクアンプ８などで構成されている。ヘッドフォン２は、スピーカ１３、マイク１４、ヘッドフォンハウジング１５、バンド１６などで構成されている。なお、１７はユーザの耳を簡略化して描いたものである。
【０００７】
音声信号再生装置３の出力部は補正回路４の入力部に接続されている。また、補正回路４の出力部は信号加算部５の正入力部に接続されている。また、信号加算部５の出力部はフィルタ６の入力部に接続されている。フィルタ６の出力部はヘッドフォンアンプ７の入力部に接続されている。また、ヘッドフォンアンプ７の出力部はスピーカ１３に接続されている。スピーカ１３とマイク１４はヘッドフォンハウジング１５内に近接して取り付けられている。ユーザがヘッドフォン２を装着した状態で、マイク１４はスピーカ１３からの音声とヘッドフォンハウジング１５を介してマイク１４に届いた周囲の騒音の両方を集音するようになっている。
【０００８】
補正回路４は、音声信号再生装置３から入力された音声信号を補正して、スピーカ１３から出力される音声の可聴周波数範囲での周波数特性がほぼフラットの特性となるように設けられた補正回路である。また、信号加算部５は、その正入力部に入力された補正回路４からの音声信号と、その負入力部に入力されたマイクアンプ８からのフィードバック信号との差分をとる引き算器となっている。また、フィルタ６は騒音を低減したい周波数帯域でゲインを大きくしたバンドパスフィルタとなっている。また、ヘッドフォンアンプ７は入力された信号を電力増幅してスピーカ１３に供給する。マイク１４は、スピーカ１３から出力された音声及び騒音を集音して電気信号に変換し、マイクアンプ８に供給する。マイクアンプ８はマイク１４からの信号を増幅し、信号加算部５の負入力部にフィードバック信号として帰還させる。
【０００９】
このように制御回路部２１、ヘッドフォン２、音声信号再生装置３で構成された音声再生システムは信号加算部５、フィルタ６、ヘッドフォンアンプ７、スピーカ１３、マイク１４、マイクアンプ８により負帰還のフィードバックループを構成する。この負帰還のフィードバックループにより騒音がキャンセルされるようになっている。
【特許文献１】特開平６−３４３１９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記フィードバック制御による騒音キャンセルヘッドフォンは、騒音キャンセルフィードバック制御回路の開ループゲインを大きくして騒音低減効果を大きくできるという特徴を持っている反面、開ループゲインを大きくするとフィードバック制御に起因する異音を発生するという問題がある。
【００１１】
図１２は、騒音キャンセルフィードバックループ特性をボード線図で表現したときの開ループゲイン特性と開ループ位相特性が上記異音とどのような関係になっているかを示している。
【００１２】
図１２において（ａ）は騒音キャンセルフィードバックループの開ループゲイン特性を示し、開ループゲイン大、開ループゲイン小の２つの特性例を示している。（ｂ）は位相特性であり、（ａ）の２つの特性例についての位相余裕を示している。（ｃ）は制御回路部２１の入出力（Ｏ／Ｉ）ゲイン特性を示したものである。開ループゲイン特性のカットオフ周波数付近ではゲインが大きくなり、音楽信号が無信号のときでも異音を発生することを示している。また、開ループゲインを大きくすると位相余裕が少なくなり異音が大きくなることを示している。
【００１３】
このフィードバック制御に起因する異音は、市街のにぎやかな場所などの周囲の騒音が大きい環境にいるときには気にならないが、静かな部屋などの周囲の騒音が小さい環境にいるときにはこの異音が気になるという傾向がある。特に周囲の騒音が小さい環境でボリュームを下げて静かな音楽を聴こうとしたときこの異音が耳障りな音として聞こえる。これは相対的に大きな音が良く聞こえるという特性による。
【００１４】
しかしながら、上記従来の騒音キャンセルヘッドフォンは、騒音や音楽の音の大小に拘わらず騒音をキャンセルさせるためにフィードバック制御のループゲインを大きくしていた。このため静かな部屋などの周囲の騒音が小さい環境で音楽などを聞くとき、この異音が耳障りな音として聞こえるという問題があった。
【００１５】
本発明は上記問題点に鑑み、騒音や音楽の音の大小に応じて騒音と異音を効果的に減少させることができる騒音キャンセルヘッドフォンを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の騒音キャンセルヘッドフォンは、音声信号を入力して周囲の騒音がキャンセルされた音声を聞くことができる騒音キャンセルヘッドフォンにおいて、周囲の騒音をキャンセルするための騒音キャンセルフィードバック制御回路と、前記騒音キャンセルフィードバック制御回路の開ループゲインを、異音は十分抑制することはできないが、周囲の騒音の大きさが所定値以上なら気にならない程度に抑制できる第１のゲインと、騒音は十分抑制することはできないが、異音は周囲の騒音の大きさが前記所定値以下のとき気にならない程度に抑制できる前記第１のゲインよりも小さな第２のゲインと、の２通りに設定することができるゲイン設定手段を備え、前記ゲイン設定手段は、周囲の騒音の大きさが前記所定値以下であり、且つ音声ボリュームの大きさが予め定めた値より小さいとき前記開ループゲインを前記第２のゲインに設定することを特徴とする。
また、本発明の騒音キャンセルヘッドフォンは、前記ゲイン設定手段は、周囲の騒音の大きさが前記所定値より大きく前記音声ボリュームの大きさが前記予め定めた値より小さいとき前記開ループゲインを前記第１のゲインに設定することを特徴とする。
また、本発明の騒音キャンセルヘッドフォンは、前記ゲイン設定手段は、周囲の騒音の大きさが前記所定値より大きく前記音声ボリュームの大きさが前記予め定めた値より大きいとき前記開ループゲインを前記第２のゲインに設定し、周囲の騒音の大きさが前記所定値より小さく前記音声ボリュームの大きさが前記予め定めた値より大きいとき前記第１のゲインに設定するモード切替手段を備えたことを特徴とする。
また、本発明の騒音キャンセルヘッドフォンは、前記ゲイン設定手段は、周囲の騒音の大きさが前記所定値より大きく前記音声ボリュームの大きさが前記予め定めた値より大きいとき前記開ループゲインを前記第１のゲインに設定し、周囲の騒音の大きさが前記所定値より小さく前記音声ボリュームの大きさが前記予め定めた値より大きいとき前記第２のゲインに設定するモード切替手段を備えたことを特徴とする。
また、本発明の騒音キャンセルヘッドフォンは、前記ゲイン設定手段は、前記音声ボリュームの大きさが前記予め定めた値より大きいとき前記開ループゲインを前記第１のゲインに設定することを特徴とする。
また、本発明の騒音キャンセルヘッドフォンは、前記ゲイン設定手段は、前記音声ボリュームの大きさが前記予め定めた値より大きいとき前記開ループゲインを前記第２のゲインに設定することを特徴とする。
また、本発明の騒音キャンセルヘッドフォンは、前記第１のゲインの設定データと前記第２のゲインの設定データを記憶した記憶手段を備えたことを特徴とする。
また、本発明の騒音キャンセルヘッドフォンは、前記音声ボリュームの設定位置を検出するボリューム位置検出手段により前記音声ボリュームの大きさが検出されることを特徴とする。
また、本発明の騒音キャンセルヘッドフォンは、マイクにより前記周囲の騒音の大きさが検出されることを特徴とする。
また、本発明の騒音キャンセルヘッドフォンは、前記開ループゲインが設定されたときスピーカから出力される音声の可聴周波数範囲での周波数特性をほぼフラットな特性に補正する補正回路を備えたことを特徴とする。
また、本発明の騒音キャンセルヘッドフォンの騒音キャンセル制御切替方法は、音声信号を入力して周囲の騒音がキャンセルされた音声を聞くことができる騒音キャンセルヘッドフォンの騒音キャンセル制御切替方法において、異音は十分抑制することはできないが、周囲の騒音の大きさが所定値以上なら気にならない程度に抑制するときには騒音キャンセルフィードバック制御回路の開ループゲインを第１のゲインに設定し、騒音は十分抑制することはできないが、異音は周囲の騒音の大きさが前記所定値以下のとき気にならない程度に抑制するときには前記第１のゲインよりも小さな第２のゲインに設定し、周囲の騒音の大きさが前記所定値以下であり、且つ音声ボリュームの大きさが予め定めた値より小さいとき前記開ループゲインを前記第２のゲインに設定するすることを特徴とする。
また、本発明の騒音キャンセルヘッドフォンの騒音キャンセル制御切替方法は、周囲の騒音の大きさが前記所定値より大きく前記音声ボリュームの大きさが前記予め定めた値より大きいときには前記開ループゲインを前記第１のゲインに設定することを特徴とする。
また、本発明の騒音キャンセルヘッドフォンの騒音キャンセル制御切替方法は、周囲の騒音の大きさが前記所定値より大きく前記音声ボリュームの大きさが前記予め定めた値より大きいとき前記開ループゲインを前記第２のゲインに設定し、周囲の騒音の大きさが前記所定値より小さく前記音声ボリュームの大きさが前記予め定めた値より大きいとき前記第１のゲインに設定することを特徴とする。
また、本発明の騒音キャンセルヘッドフォンの騒音キャンセル制御切替方法は、周囲の騒音の大きさが前記所定値より大きく前記音声ボリュームの大きさが前記予め定めた値より大きいとき前記開ループゲインを前記第１のゲインに設定し、周囲の騒音の大きさが前記所定値より小さく前記音声ボリュームの大きさが前記予め定めた値より大きいとき前記第２のゲインに設定することを特徴とする。
また、本発明の騒音キャンセルヘッドフォンの騒音キャンセル制御切替方法は、前記ゲイン設定手段は、前記音声ボリュームの大きさが前記予め定めた値より大きいとき前記開ループゲインを前記第１のゲインに設定することを特徴とする。
また、本発明の騒音キャンセルヘッドフォンの騒音キャンセル制御切替方法は、前記ゲイン設定手段は、前記音声ボリュームの大きさが前記予め定めた値より大きいとき前記開ループゲインを前記第２のゲインに設定することを特徴とする。
また、本発明の騒音キャンセルヘッドフォンの騒音キャンセル制御切替方法は、前記第１のゲインの設定データと前記第２のゲインの設定データを記憶したことを特徴とする。
また、本発明の騒音キャンセルヘッドフォンの騒音キャンセル制御切替方法は、音声ボリュームの位置を検出するボリューム位置検出手段により前記音声ボリュームの大きさが検出されることを特徴とする。
また、本発明の騒音キャンセルヘッドフォンの騒音キャンセル制御切替方法は、マイクにより周囲の騒音が検出されることを特徴とする。
また、本発明の騒音キャンセルヘッドフォンの騒音キャンセル制御切替方法は、前記開ループゲインの設定がされたときスピーカから出力される音声の可聴周波数範囲での周波数特性がほぼフラットの特性となるように補正することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、騒音や音楽の音の大小に応じて騒音と異音を効果的に減少させることができる騒音キャンセルヘッドフォンを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明を実施するための最良の形態を、図面を参照して具体的に説明する。
【００１９】
（第１の実施の形態）
図１は本発明による騒音キャンセルヘッドフォンの制御回路構成の第１の実施の形態を示している。
【００２０】
まず、騒音キャンセルヘッドフォンの制御回路構成を説明する。
【００２１】
図１において、１は騒音キャンセルヘッドフォンの制御回路部である。２は騒音キャンセルヘッドフォンの音声再生部（以下ヘッドフォンという）を示す。また、３は音楽などの音声信号を出力する音声信号再生装置であり、図１ではシリコンプレーヤ（音楽データを記憶する記憶媒体が半導体メモリである携帯型オーディオ装置）となっている。制御回路部１とヘッドフォン２は、一体あるいは別体として構成することができる。また、ヘッドフォン２はヘッドフォン型の他にイヤホン型とすることができる。
【００２２】
音声信号再生装置３から制御回路部１に入力された音声信号は、制御回路部１で音声信号処理されてヘッドフォン２に出力され音声として再生される。
【００２３】
制御回路部１は、補正回路２４、信号加算部５、フィルタ２６、ヘッドフォンアンプ７、マイクアンプ８、ゲイン調整部９、ゲインテーブル１０、ボリューム位置検出部１１、モード切替スイッチ１２などで構成されている。ヘッドフォン２は、スピーカ１３、マイク１４、ヘッドフォンハウジング１５、バンド１６などで構成されている。なお、１７はユーザの耳を簡略化して描いたものである。
【００２４】
音声信号再生装置３の出力部は補正回路２４の入力部に接続されている。また、補正回路２４の出力部は信号加算部５の正入力部に接続されている。また、信号加算部５の出力部はフィルタ２６の入力部に接続され、フィルタ２６の出力部はヘッドフォンアンプ７の入力部に接続されている。また、ヘッドフォンアンプ７の出力部はスピーカ１３の入力部に接続されている。スピーカ１３とマイク１４はヘッドフォンハウジング１５内に近接して取り付けられている。ユーザがヘッドフォン２を装着した状態で、マイク１４はスピーカ１３からの音声とヘッドフォンハウジング１５を介してマイク１４に届いた周囲の騒音の両方を集音するようになっている。また、マイク１４は、スピーカ１３から出力された音声及び騒音を集音して電気信号に変換し、マイクアンプ８に供給する。マイクアンプ８はマイク１４からの信号を増幅し、フィードバック信号として信号加算部５の負入力部に帰還させる。
【００２５】
補正回路２４は、音声信号再生装置３から入力された音声信号を補正して、スピーカ１３から出力される音声の可聴周波数範囲での周波数特性がほぼフラットの特性となるように設けられた補正回路である。また、信号加算部５は、その正入力部に入力された補正回路４からの音声信号と、その負入力部に入力されたマイクアンプ８からのフィードバック信号の差分をとる引き算器となっている。また、フィルタ２６は騒音を低減したい周波数帯域でゲインを大きくしたバンドパスフィルタとなっている。
【００２６】
ゲイン調整部９は、騒音キャンセル制御の制御モードに応じてフィルタ２６及び補正回路２４のゲインを設定する。ゲインテーブル１０にはこのとき設定されるゲインのデータが記憶されている。ゲインテーブル１０に記憶されたこのデータは、以下の説明で明らかになるように、２種類あり、第１のデータは騒音キャンセルフィードバックの開ループゲインが騒音をキャンセルするために十分おおきな値とされたものである。この第１のデータが設定されたとき異音は十分抑制することはできないが、騒音の大きさが所定値以上なら気にならない程度のものとなる。第２のデータは異音を抑制するため小さな値とされたもので、この第２のデータが設定されたとき騒音は十分抑制することはできないが、異音は騒音の大きさが所定値以下のとき気にならない程度に抑制されたものとなる。これら第１、第２のデータは予め実験などで定めて記憶される。以下の説明では第１のデータが設定されるとき「開ループゲインが大きく設定される」、第２のデータが設定されるとき「開ループゲインが小さく設定される」というように記載する。
【００２７】
ボリューム位置検出部１１は、再生音の大きさを調整するためのボリュームの設定位置を検出してゲイン調整部９に出力する。モード切替スイッチ１２は周囲の騒音状況に応じてユーザが騒音キャンセル制御の制御モードを切り替えるために使用される。モード切替スイッチ１２が切り替えられるとその出力信号はハイレベルからローレベル、あるいはローレベルからハイレベルに切り替わる。これにより、ゲイン調整部９はいずれのモードに切り替えられているかを検出することができる。
【００２８】
このように制御回路部１、ヘッドフォン２、音声信号再生装置３で構成された音声再生システムは、信号加算部５、フィルタ２６、スピーカ１３、マイク１４、マイクアンプ８により負帰還のフィードバックループを構成し、周囲の騒音の状況に応じてフィルタ２６のゲインと補正回路２４のゲインが切り替えられるようになっている。
【００２９】
図２は、本実施の形態における騒音キャンセルフィードバックループの開ループゲインが、騒音とボリュームの大きさによってどのように設定されるかを示したものである。
【００３０】
図２に示されるように、騒音が大きいときに動作させる騒音キャンセル制御モードをモード[１]、騒音が小さいときに動作させる騒音キャンセル制御モードをモード[２]とする。そして、騒音が大きいときのモード[１]において、ボリュームが大きく設定されている場合には開ループゲインが小さく設定され、ボリュームが小さく設定されている場合には開ループゲインは大きく設定される。また、騒音が小さいときのモード[２]において、ボリュームが大きく設定されている場合には開ループゲインが大きく設定され、ボリュームが小さく設定されている場合には開ループゲインは小さく設定される。
【００３１】
図３は、本実施の形態の動作フローを示したものである。
【００３２】
まず、ステップＳ１において騒音が検出される。これはユーザが周囲の騒音を聞くことに相当する。次にステップＳ２において騒音が大きいか否かが判断される。騒音が大きいとユーザが判断した場合にはステップＳ３に進みモード[１]に設定される。これはユーザがモード切替スイッチ１２をモード[１]側に操作することにより行われる。
【００３３】
次に、ステップＳ５において、ゲイン設定部９によりボリュームが大きいか否かがチェックされる。これはボリューム位置検出部１１の出力状態をみて、ボリューム位置が所定の位置より大きいか否かで判断される。そしてボリュームが大きいと判断された場合にはステップＳ６に進み開ループゲインを小さく設定する。設定すべきゲインのデータは予めゲインテーブルとして記憶手段１０に記憶されているので、これより第２のデータを読み出して設定することができる。開ループゲインはフィルタ２６のゲインにより調整される。フィルタ２６のゲインが調整されたことに伴い、音声出力の周波数特性をフラットにするように補正回路２４のゲインが設定される。
【００３４】
ステップＳ５において、ゲイン設定部９によりボリュームが小さいと判断された場合にはステップＳ７に進み開ループゲインを大きく設定する。設定すべきゲインのデータは予めゲインテーブルとして記憶手段１０に記憶されているので、これより第１のデータを読み出して設定することができる。開ループゲインはフィルタ２６のゲインにより調整される。フィルタ２６のゲインが調整されたことに伴い、音声出力の周波数特性をフラットにするように補正回路２４のゲインが設定される。
【００３５】
また、ステップＳ２において騒音が小さいとユーザが判断した場合にはステップＳ４に進みモード[２]に設定される。これはユーザがモード切替スイッチ１２をモード[２]側に操作することにより行われる。
【００３６】
次に、ステップＳ８において、ボリュームが小さいか否かがチェックされる。これはゲイン設定部９によりボリューム位置検出部１１の出力状態がチェックされ、ボリューム位置が所定の位置より小さいか否かで判断される。そしてボリュームが小さいとゲイン設定部９が判断さした場合にはステップＳ９に進み、開ループゲインを大きく設定する。設定すべきゲインのデータは予めゲインテーブルとして記憶手段１０に記憶されているので、これより第１のデータを読み出して設定することができる。開ループゲインはフィルタ２６のゲインにより調整される。フィルタ２６のゲインが調整されたことに伴い、音声出力の周波数特性をフラットにするように補正回路２４のゲインが設定される。
【００３７】
ステップＳ８において、ボリュームが大きいとゲイン設定部９が判断した場合にはステップＳ１０に進み開ループゲインを小さく設定する。設定すべきゲインのデータは予めゲインテーブルとして記憶手段１０に記憶されているので、これより第２のデータを読み出して設定することができる。開ループゲインはフィルタ２６のゲインにより調整される。フィルタ２６のゲインが調整されたことに伴い、音声出力の周波数特性をフラットにするように補正回路２４のゲインが設定される。
【００３８】
以上の説明のように本実施の形態の騒音キャンセルヘッドフォンは動作するので、騒音が小さくボリュームが小さな状態では開ループゲインが小さく設定される。したがって、異音が気になる騒音が小さな状態で異音を小さく抑制することができる。また、本実施の形態によれば、騒音の大小でモード切替スイッチを切り替えてこの制御モード切替を実現することができる。また、騒音が大きく、ボリュームが大きい場合には開ループゲインを小さくしてフィードバック制御ループをより安定にできる。
【００３９】
上記実施の形態では、図３の点線枠Ａで示したステップにおいて、騒音の大小をユーザが判断し、モード切替スイッチ１２をユーザが操作して切り替えるようにしている。
【００４０】
これに対し、騒音をマイクで検出して、図３の点線枠Ａ内に示したステップを自動的に実行することもできる。
【００４１】
図４はこのときの変形例を示している。この変形例ではモード切替スイッチ１２の代わりにマイク１８、マイクアンプ１９が設けられている。マイク１８は周囲の騒音を検出できるようにヘッドフォンハウジング１５の外側に向かって取り付けられている。マイクアンプ１９はマイク１８からの信号を増幅してゲイン設定部２９に出力する。
【００４２】
この変形例の動作を図３のフローチャートのＡの部分について説明する。
【００４３】
ステップＳ１において、騒音が検出される。これはマイクアンプ１９の出力をゲイン設定部９が取り込むことにより行われる。この場合のマイクアンプ１９は、所定の値に対し大きいか小さいかを比較してその結果を出力する比較器であっても良い。
【００４４】
次に、ステップＳ２に進み、騒音が大きいか否かがチェックされる。このとき、ゲイン設定部２９はマイクアンプ１９の出力が所定の値より大きいか小さいかをみて騒音の大小を判断する。
【００４５】
ステップＳ２においてゲイン設定部２９は、騒音が大きいと判断したときにはステップＳ３に進みモード[１]に設定する。また、騒音が小さいと判断したときにはステップＳ３に進み、モード[２]に設定する。
【００４６】
この変形例でも、騒音が小さくボリュームが小さな状態では開ループゲインが小さく設定されるので、異音が気になる騒音が小さな状態で異音を小さく抑制することができる。また、騒音の大小でモード切替スイッチを切り替えてこの制御モード切替を実現することができる。また、騒音が大きく、ボリュームが大きい場合には開ループゲインを小さくしてフィードバック制御ループをより安定にできる。更に、この変形例ではマイク１８により騒音を検出してモードを切り替えるので、ユーザの手を煩わせることなく自動的に切り替えることができる。
【００４７】
（第２の実施の形態）
次に、図５、図６を参照して、本発明の第２の実施の形態について説明する。なお、制御回路構成は図１、又は図４と同様になるが、ゲイン設定部９、２９の動作が異なっている。したがって、ゲイン設定部９に対応するものをゲイン設定部３９、ゲイン設定部２９に対応するものをゲイン設定部４９として以下説明する。また、モード切替スイッチ１２は、以下説明するモード[３]をモード[１]、モード[４]をモード[２]に読み替えることにより第１の実施の形態と同じものを使用することができる。
【００４８】
図５は、本実施の形態における騒音キャンセルフィードバックループの開ループゲインが、騒音とボリュームの大きさによってどのように設定されるかを示したものである。
【００４９】
図５に示されるように、騒音が大きいときに動作させる騒音キャンセル制御モードをモード[３]、騒音が小さいときに動作させる騒音キャンセル制御モードをモード[４]とする。そして、騒音が大きいときのモード[３]においては開ループゲインが大きく設定され。また、騒音が小さいときのモード[４]においては開ループゲインが小さく設定される。
【００５０】
図６は、本実施の形態の動作フローを示したものである。
【００５１】
まず、制御回路構成が図１のものに本実施の形態を適用した場合を説明する。
【００５２】
ステップＳ１１においてユーザにより騒音が検出される。
次にステップＳ１２においてユーザは騒音が大きいか否かを判断する。騒音が大きいと判断された場合にはステップＳ１３に進み、モード切替スイッチ１２をモード[３]に設定する。これはユーザがモード切替スイッチ１２をモード[３]側に操作することにより行われる。このときモード切替スイッチ１２はモード[３]に対応した信号レベルの出力をゲイン設定部３９に出力する。これによりゲイン設定部３９は開ループゲインを大きくするためにフィルタ２６のゲインを大きく設定する。設定すべきゲインのデータは予めゲインテーブルとして記憶手段１０に記憶されているので、これより第１のデータを読み出して設定することができる。フィルタ２６のゲインが調整されたことに伴い、音声出力の周波数特性をフラットにするように補正回路２４のゲインが設定される。
【００５３】
また、ステップＳ１２において騒音が小さいと判断された場合にはステップＳ１４に進みモード切替スイッチ１２をモード[４]に設定する。これはユーザがモード切替スイッチ１２をモード[４]側に操作することにより行われる。このときモード切替スイッチ１２はモード[４]に対応した信号レベルの出力をゲイン設定部３９に出力する。これによりゲイン設定部３９は開ループゲインを小さくするためにフィルタ２６のゲインを小さく設定する。設定すべきゲインのデータは予めゲインテーブルとして記憶手段１０に記憶されているので、これより第２のデータを読み出して設定することができる。フィルタ２６のゲインが調整されたことに伴い、音声出力の周波数特性をフラットにするように補正回路２４のゲインが設定される。
【００５４】
以上の説明のように本実施の形態の騒音キャンセルヘッドフォンは動作するので、騒音が大きな状態では開ループゲインが大きく設定され、騒音が小さな状態では開ループゲインが小さく設定される。したがって、異音が気になる騒音が小さな状態で異音を小さく抑制することができると共に、騒音が気になる騒音が大きな状態で騒音を小さく抑制することができる。また、本実施の形態によれば、騒音の大小でモード切替スイッチを切り替えてこの状態を実現することができる。また、騒音が小さい場合には開ループゲインを小さくしてフィードバック制御ループをより安定にできる。
【００５５】
次に、制御回路構成が図４のものに本実施の形態を適用した変形例を説明する。
【００５６】
ステップＳ１１において、騒音が検出される。これはマイクアンプ１９の出力をゲイン設定部４９が取り込むことにより行われる。この場合のマイクアンプ１９は、所定の値に対し大きいか小さいかを比較してその結果を出力する比較器であっても良い。
【００５７】
次に、ステップＳ１２に進み、騒音が大きいか否かがチェックされる。このとき、ゲイン設定部４９はマイクアンプ１９の出力が所定の値より大きいか小さいかをみて騒音の大小を判断する。
【００５８】
ステップＳ１２においてゲイン設定部４９は、騒音が大きいと判断したときにはステップＳ１３に進みモード[３]に設定する。モード[３]に設定に設定されたことによりゲイン設定部４９は開ループゲインを大きくするためにフィルタ２６のゲインを大きく設定する。設定すべきゲインのデータは予めゲインテーブルとして記憶手段１０に記憶されているので、これより第１のデータを読み出して設定することができる。また、フィルタ２６のゲインが調整されたことに伴い、音声出力の周波数特性をフラットにするように補正回路２４のゲインが設定される。
【００５９】
また、ステップＳ１２において設定部４９は、騒音が小さいとゲイン判断したときにはステップＳ１４に進み、モード[４]に設定する。ゲイン設定部４９はモード[４]に設定にしたことにより開ループゲインを小さくするためにフィルタ２６のゲインを小さく設定する。設定すべきゲインのデータは予めゲインテーブルとして記憶手段１０に記憶されているので、これより第２のデータを読み出して設定することができる。また、フィルタ２６のゲインが調整されたことに伴い、音声出力の周波数特性をフラットにするように補正回路２４のゲインが設定される。
【００６０】
この変形例でも、騒音が小さな状態では開ループゲインが小さく設定され、騒音が大きな状態では開ループゲインが小さく設定されるので、異音が気になる騒音が小さな状態で異音を小さく抑制することができると共に、騒音が気になる騒音が大きな状態で騒音を小さく抑制することができる。また、本実施の形態によれば、騒音の大小でモード切替スイッチを切り替えてこの状態を実現することができる。また、騒音が小さい場合には開ループゲインを小さくしてフィードバック制御ループをより安定にできる。更に、この変形例ではマイク１８により騒音を検出してモードを切り替えるので、ユーザの手を煩わせることなく自動的に切り替えることができる。
【００６１】
（第３の実施の形態）
次に、図７、図８を参照して、本発明の第３の実施の形態について説明する。
なお、制御回路構成は図４と同様になるが、ゲイン設定部２９の動作が異なっている。したがって、ゲイン設定部２９に対応するものをゲイン設定部５９として以下説明する。
【００６２】
図７は、本実施の形態における騒音キャンセルフィードバックループの開ループゲインが、騒音とボリュームの大きさによってどのように設定されるかを示したものである。
【００６３】
本実施の形態では、図７に示されるように、騒音が小さく且つボリュームが小さく設定されている場合に開ループゲインが小さく設定され、その他は開ループゲインが大きく設定される。
【００６４】
図８は、本実施の形態の動作フローを示したものである。
【００６５】
図８のステップＳ２１において、騒音が検出される。これはマイクアンプ１９の出力をゲイン設定部５９が取り込むことにより行われる。この場合のマイクアンプ１９は、所定の値に対し大きいか小さいかを比較してその結果を出力する比較器であっても良い。
【００６６】
次に、ステップＳ２２に進み、騒音が大きいか否かがチェックされる。このとき、ゲイン設定部５９はマイクアンプ１９の出力が所定の値より大きいか小さいかをみて騒音の大小を判断する。
【００６７】
ステップＳ２２においてゲイン設定部５９は、騒音が大きいと判断したときにはステップＳ２５に進み、開ループゲインを大きくするためにフィルタ２６のゲインを大きく設定する。設定すべきゲインのデータは予めゲインテーブルとして記憶手段１０に記憶されているので、これより第１のデータを読み出して設定することができる。また、フィルタ２６のゲインが調整されたことに伴い、音声出力の周波数特性をフラットにするように補正回路２４のゲインを設定する。
【００６８】
ステップＳ２２においてゲイン設定部５９は、騒音が小さいと判断したときにはステップＳ２３に進み、ボリュームが小さいか否かをチェックする。このとき、ゲイン設定部５９はボリューム位置検出部１１の出力をみてボリュームの位置からボリュームの大きさを判断する。
【００６９】
ステップＳ２３においてボリュームが小さいと判断したときにはステップＳ２４に進み、開ループゲインを小さくするためにフィルタ２６のゲインを小さく設定する。設定すべきゲインのデータは予めゲインテーブルとして記憶手段１０に記憶されているので、これより第２のデータを読み出して設定することができる。また、フィルタ２６のゲインが調整されたことに伴い、音声出力の周波数特性をフラットにするように補正回路２４のゲインが設定される。
【００７０】
また、ステップＳ２３においてボリュームが大きいと判断されたときにはステップＳ２５に進み、開ループゲインを大きくするためにフィルタ２６のゲインを大きく設定する。設定すべきゲインのデータは予めゲインテーブルとして記憶手段１０に記憶されているので、これより第１のデータを読み出して設定することができる。また、フィルタ２６のゲインが調整されたことに伴い、音声出力の周波数特性をフラットにするように補正回路２４のゲインが設定される。
【００７１】
本実施の形態では、騒音が小さく且つボリュームが小さく設定されている場合に開ループゲインが小さく設定されるので、異音が気になる騒音が小さな状態で異音を小さく抑制することができると共に、その他の異音が気にならない状態では開ループゲインが大きく設定され騒音が低減される。更に、この実施の形態ではマイク１８により騒音を検出し、ボリュームの位置を自動検出して制御モードを切り替えるので、ユーザの手を煩わせることなく自動的に切り替えることができる。
【００７２】
（第４の実施の形態）
次に、図９、図１０を参照して、本発明の第４の実施の形態について説明する。
なお、制御回路構成は図４と同様になるが、ゲイン設定部２９の動作が異なっている。したがって、ゲイン設定部２９に対応するものをゲイン設定部６９として以下説明する。
【００７３】
図９は、本実施の形態における騒音キャンセルフィードバックループの開ループゲインが、騒音とボリュームの大きさによってどのように設定されるかを示したものである。
【００７４】
本実施の形態では、図９に示されるように、騒音が大きく且つボリュームが小さく設定されている場合に開ループゲインが大きく設定され、その他の場合は、開ループゲインが小さく設定される。
【００７５】
図１０は、本実施の形態の動作フローを示したものである。
【００７６】
図１０のステップＳ３１において、騒音が検出される。これはマイクアンプ１９の出力をゲイン設定部６９が取り込むことにより行われる。この場合のマイクアンプ１９は、所定の値に対し大きいか小さいかを比較してその結果を出力する比較器であっても良い。
【００７７】
次に、ステップＳ３２に進み、騒音が大きいか否かがチェックされる。このとき、ゲイン設定部６９はマイクアンプ１９の出力が所定の値より大きいか小さいかをみて騒音の大小を判断する。
【００７８】
ステップＳ３２においてゲイン設定部６９は、騒音が小さいと判断したときにはステップＳ３５に進み、開ループゲインを小さくするためにフィルタ２６のゲインを小さく設定する。設定すべきゲインのデータは予めゲインテーブルとして記憶手段１０に記憶されているので、これより第２のデータを読み出して設定することができる。また、フィルタ２６のゲインが調整されたことに伴い、音声出力の周波数特性をフラットにするように補正回路２４のゲインが設定される。
【００７９】
ステップＳ３２においてゲイン設定部６９は、騒音が大きいと判断したときにはステップＳ３３に進み、ボリュームが小さいか否かをチェックする。このとき、ゲイン設定部６９はボリューム位置検出部１１の出力をみてボリュームの位置からボリュームの大きさを判断する。
【００８０】
ステップＳ３３においてボリュームが小さいと判断したときにはステップＳ３４に進み、開ループゲインを大きくするためにフィルタ２６のゲインを大きく設定する。設定すべきゲインのデータは予めゲインテーブルとして記憶手段１０に記憶されているので、これより第１のデータを読み出して設定することができる。また、フィルタ２６のゲインが調整されたことに伴い、音声出力の周波数特性をフラットにするように補正回路２４のゲインが設定される。
【００８１】
また、ステップＳ３３においてボリュームが大きいと判断したときにはステップＳ３５に進み、開ループゲインを小さくするためにフィルタ２６のゲインを小さく設定する。設定すべきゲインのデータは予めゲインテーブルとして記憶手段１０に記憶されているので、これより第２のデータを読み出して設定することができる。また、フィルタ２６のゲインが調整されたことに伴い、音声出力の周波数特性をフラットにするように補正回路２４のゲインが設定される。
【００８２】
本実施の形態では、騒音が大きく且つボリュームが小さい状態のとき開ループゲインが大きく設定されるので、騒音が気になる状態で騒音を小さく抑制することができると共に、その他の騒音が気にならない状態では開ループゲインが小さく設定されるので制御ループの安定化が図れる。また、騒音が小さく且つボリュームが小さい状態のとき開ループゲインが小さく設定されるので、異音も聞こえなくなる。更に、この実施の形態ではマイク１８により騒音を検出し、ボリュームの位置を自動検出して制御モードを切り替えるので、ユーザの手を煩わせることなく自動的に切り替えることができる。
【００８３】
以上、第１〜第４の実施の形態で具体的に説明したが、これらの実施の形態は、騒音大且つボリューム小のとき開ループゲインが大きく設定されることが共通しており、また、騒音小且つボリューム小のとき開ループゲインが小さく設定されることも共通している。
【００８４】
また、フィルタ２６はバンドパス特性を有するものとしたが、フィードバックループを構成する他の要素を考慮してローパス特性、あるいはハイパス特性とすることもできる。また、フィードバックループを構成は上記実施の形態の構成に限らない。例えばフィルタ２６がマイクアンプ８と信号加算部５の間に挿入されたような構成であっても良い。
【００８５】
以上、具体的な実施の形態によって本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で変更して実施することができることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００８６】
本発明は、騒音キャンセルヘッドフォンに限らず、騒音を抑制しようとする装置に広く利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】本発明による騒音キャンセルヘッドフォンの実施の形態を示す制御回路構成図である。
【図２】本発明による、第１の実施の形態の制御モードを説明する図である。
【図３】本発明による、第１の実施の形態の騒音キャンセルヘッドフォンの動作フローチャートである。
【図４】本発明による騒音キャンセルヘッドフォンの実施の形態を示す制御回路構成図である。
【図５】本発明による、第２の実施の形態の制御モードを説明する図である。
【図６】本発明による、第２の実施の形態の騒音キャンセルヘッドフォンの動作フローチャートである。
【図７】本発明による、第３の実施の形態の制御モードを説明する図である。
【図８】本発明による、第３の実施の形態の騒音キャンセルヘッドフォンの動作フローチャートである。
【図９】本発明による、第４の実施の形態の制御モードを説明する図である。
【図１０】本発明による、第４の実施の形態の騒音キャンセルヘッドフォンの動作フローチャートである。
【図１１】従来技術の騒音キャンセルヘッドフォンの制御回路構成例を示す図である。
【図１２】従来技術の騒音キャンセルヘッドフォンの異音発生を説明する図である。
【符号の説明】
【００８８】
１、２１・・・制御回路部
２・・・ヘッドフォン（音声再生部）
３・・・シリコンプレーヤ（音声信号再生装置）
４、２４・・・補正回路
５・・・信号加算部
６、２６・・・フィルタ
７・・・ヘッドフォンアンプ
８、１９・・・マイクアンプ
９・・・ゲイン設定部
１０・・・ゲインテーブル
１１・・・ボリューム位置検出部
１２・・・モード切替スイッチ
１３・・・スピーカ
１４・・・マイク
１５・・・ヘッドフォンハウジング
１６・・・バンド
１７・・・耳
【図１】
0004505423.tif 000002
【図２】
0004505423.tif 000003
【図３】
0004505423.tif 000004
【図４】
0004505423.tif 000005
【図５】
0004505423.tif 000006
【図６】
0004505423.tif 000007
【図７】
0004505423.tif 000008
【図８】
0004505423.tif 000009
【図９】
0004505423.tif 000010
【図１０】
0004505423.tif 000011
【図１１】
0004505423.tif 000012
【図１２】
0004505423.tif 000013