(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、
前記音声信号とマイクアンプからの出力信号が入力され前記音声信号と前記マイクアンプからの出力信号との差信号を出力する信号加算部、１より小さい増幅率を有し前記信号加算部の出力信号を増幅して出力するアンプ、前記信号加算部の出力信号又は前記アンプの出力信号のいずれかを選択して出力する開ループゲイン切替手段、前記開ループゲイン切替手段の出力信号が入力されるフィルタ、前記フィルタの出力信号が入力されるスピーカ、前記スピーカから出力された音声と周囲の雑音が入力されるマイク、前記マイクの出力信号が入力される前記マイクアンプ、により構成された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を備え、
前記騒音キャンセルフィードバック制御回路は、
前記音声信号を再生しない再生停止モード時になったときに前記信号加算部、前記アンプ、前記フィルタ、前記スピーカ、前記マイク、前記マイクアンプにより負帰還のフィードバックループを構成するように前記開ループゲイン切替手段を切り替え、
前記音声信号を再生する再生モード時になったときに前記信号加算部、前記フィルタ、前記スピーカ、前記マイク、前記マイクアンプにより負帰還のフィードバックループを構成するように前記開ループゲイン切替手段を切り替え、前記再生停止モード時における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が前記再生モード時より小さくなるように切り替えられ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】
前記開ループゲイン切替手段は、
前記音声信号の前記再生モード時と前記再生停止モード時にこれらモードに対応して音声信号再生装置から出力されるモード切替信号により前記開ループゲインを切り替え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】
前記モード切替信号は、前記音声信号再生装置のＰＬＡＹ／ＳＴＯＰモード切替スイッチの状態を検出して出力された信号であ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４】
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、
前記音声信号とマイクアンプからの出力信号が入力され前記音声信号と前記マイクアンプからの出力信号との差信号を出力する信号加算部、１より小さい増幅率を有し前記信号加算部の出力信号を増幅して出力するアンプ、前記信号加算部の出力信号又は前記アンプの出力信号のいずれかを選択して出力する開ループゲイン切替手段、前記開ループゲイン切替手段の出力信号が入力されるフィルタ、前記フィルタの出力信号が入力されるスピーカ、前記スピーカから出力された音声と周囲の雑音が入力されるマイク、前記マイクの出力信号が入力される前記マイクアンプ、により構成された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、
入力された前記音声信号の信号レベルが所定値より大きいか小さいかに対応した音声信号レベル検出信号を出力する音声信号レベル検出手段を備え、
前記騒音キャンセルフィードバック制御回路は、
入力された前記音声信号の前記信号レベルが前記所定値より小さい状態に対応する前記音声信号レベル検出信号を前記音声信号レベル検出手段が出力しているとき、前記信号加算部、前記アンプ、前記フィルタ、前記スピーカ、前記マイク、前記マイクアンプにより負帰還のフィードバックループを構成するように前記開ループゲイン切替手段を切り替え、
入力された前記音声信号の前記信号レベルが前記所定値より大きい状態に対応する前記音声信号レベル検出信号を前記音声信号レベル検出手段が出力しているとき、前記信号加算部、前記フィルタ、前記スピーカ、前記マイク、前記マイクアンプにより負帰還のフィードバックループを構成するように前記開ループゲイン切替手段を切り替え、
前記信号レベルが前記所定値より小さいとき前記信号レベルが前記所定値より大きいときよりも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が小さくなるように切り替え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５】
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制御モード切替方法において、
前記騒音キャンセルヘッドフォンには、
前記音声信号とマイクアンプからの出力信号が入力され前記音声信号と前記マイクアンプからの出力信号との差信号を出力する信号加算部、１より小さい増幅率を有し前記信号加算部の出力信号を増幅して出力するアンプ、前記信号加算部の出力信号又は前記アンプの出力信号のいずれかを選択して出力する開ループゲイン切替手段、前記開ループゲイン切替手段の出力信号が入力されるフィルタ、前記フィルタの出力信号が入力されるスピーカ、前記スピーカから出力された音声と周囲の雑音が入力されるマイク、前記マイクの出力信号が入力される前記マイクアンプ、により構成された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が構成され、
前記音声信号を再生しない再生停止モード時には前記信号加算部、前記アンプ、前記フィルタ、前記スピーカ、前記マイク、前記マイクアンプにより負帰還のフィードバックループを構成するように前記開ループゲイン切替手段が切り替えられ、
前記音声信号を再生する再生モード時には、前記信号加算部、前記フィルタ、前記スピーカ、前記マイク、前記マイクアンプにより負帰還のフィードバックループを構成するように前記開ループゲイン切替手段が切り替えられ、
前記再生停止モード時における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が前記再生モード時より小さくなるように切り替えられ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モード切替方法。
【請求項６】
前記音声信号の前記再生モード時と前記再生停止モード時に該モードに対応して音声信号再生装置から出力されるモード切替信号により、
前記再生モード時における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が前記再生停止モード時より大きくなるように前記開ループゲイン切替手段を切り替え、
前記再生停止モード時における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、前記再生モード時より小さくなるように前記開ループゲイン切替手段を切り替える
ことを特徴とする請求項５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モード切替方法。
【請求項７】
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モード切替方法において、
前記騒音キャンセルヘッドフォンには、
前記音声信号とマイクアンプからの出力信号が入力され前記音声信号と前記マイクアンプからの出力信号との差信号を出力する信号加算部、１より小さい増幅率を有し前記信号加算部の出力信号を増幅して出力するアンプ、前記信号加算部の出力信号又は前記アンプの出力信号のいずれかを選択して出力する開ループゲイン切替手段、前記開ループゲイン切替手段の出力信号が入力されるフィルタ、前記フィルタの出力信号が入力されるスピーカ、前記スピーカから出力された音声と周囲の雑音が入力されるマイク、前記マイクの出力信号が入力される前記マイクアンプ、により構成された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が構成され、
入力された前記音声信号の信号レベルが所定値より小さいときは前記信号加算部、前記アンプ、前記フィルタ、前記スピーカ、前記マイク、前記マイクアンプにより負帰還のフィードバックループを構成するように前記開ループゲイン切替手段が切り替えられ、
入力された前記音声信号の前記信号レベルが前記所定値より大きいときは前記信号加算部、前記フィルタ、前記スピーカ、前記マイク、前記マイクアンプにより負帰還のフィードバックループを構成するように前記開ループゲイン切替手段が切り替えられ、
前記信号レベルが前記所定値より小さいとき前記信号レベルが前記所定値より大きいときよりも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が小さくなるように切り替えられ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モード切替方法。
【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モード切替方法に係り、特に、フィードバック制御に起因する異音を、音声信号の再生を停止したとき小さくする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モード切替方法に関する。
【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４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４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４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５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５の（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、音声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騒音低減効果は大きくなるが、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、ユーザにとって耳障りであった。特に音声再生を停止させた際の、スピーカから音楽が聞こえていない静かな状態では顕著である。
【００１４】
本発明は上記問題点に鑑み、音声再生を停止させた際に聞こえる上記耳障りな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】
【００１５】
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、前記音声信号とマイクアンプからの出力信号が入力され前記音声信号と前記マイクアンプからの出力信号との差信号を出力する信号加算部、１より小さい増幅率を有し前記信号加算部の出力信号を増幅して出力するアンプ、前記信号加算部の出力信号又は前記アンプの出力信号のいずれかを選択して出力する開ループゲイン切替手段、前記開ループゲイン切替手段の出力信号が入力されるフィルタ、前記フィルタの出力信号が入力されるスピーカ、前記スピーカから出力された音声と周囲の雑音が入力されるマイク、前記マイクの出力信号が入力される前記マイクアンプ、により構成された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を備え、前記騒音キャンセルフィードバック制御回路は、前記音声信号を再生しない再生停止モード時になったときに前記信号加算部、前記アンプ、前記フィルタ、前記スピーカ、前記マイク、前記マイクアンプにより負帰還のフィードバックループを構成するように前記開ループゲイン切替手段を切り替え、前記音声信号を再生する再生モード時になったときに前記信号加算部、前記フィルタ、前記スピーカ、前記マイク、前記マイクアンプにより負帰還のフィードバックループを構成するように前記開ループゲイン切替手段を切り替え、前記再生停止モード時における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が前記再生モード時より小さくなるように切り替えら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切替手段が、前記音声信号の前記再生モード時と前記再生停止モード時にこれらモードに対応して音声信号再生装置から出力されるモード切替信号により前記開ループゲインを切り替え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、前記モード切替信号が、前記音声信号再生装置のＰＬＡＹ／ＳＴＯＰモード切替スイッチの状態を検出して出力された信号であ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、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、
前記音声信号とマイクアンプからの出力信号が入力され前記音声信号と前記マイクアンプからの出力信号との差信号を出力する信号加算部、１より小さい増幅率を有し前記信号加算部の出力信号を増幅して出力するアンプ、前記信号加算部の出力信号又は前記アンプの出力信号のいずれかを選択して出力する開ループゲイン切替手段、前記開ループゲイン切替手段の出力信号が入力されるフィルタ、前記フィルタの出力信号が入力されるスピーカ、前記スピーカから出力された音声と周囲の雑音が入力されるマイク、前記マイクの出力信号が入力される前記マイクアンプ、により構成された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、入力された前記音声信号の信号レベルが所定値より大きいか小さいかに対応した音声信号レベル検出信号を出力する音声信号レベル検出手段を備え、前記騒音キャンセルフィードバック制御回路は、入力された前記音声信号の前記信号レベルが前記所定値より小さい状態に対応する前記音声信号レベル検出信号を前記音声信号レベル検出手段が出力しているとき、前記信号加算部、前記アンプ、前記フィルタ、前記スピーカ、前記マイク、前記マイクアンプにより負帰還のフィードバックループを構成するように前記開ループゲイン切替手段を切り替え、入力された前記音声信号の前記信号レベルが前記所定値より大きい状態に対応する前記音声信号レベル検出信号を前記音声信号レベル検出手段が出力しているとき、前記信号加算部、前記フィルタ、前記スピーカ、前記マイク、前記マイクアンプにより負帰還のフィードバックループを構成するように前記開ループゲイン切替手段を切り替え、前記信号レベルが前記所定値より小さいとき前記信号レベルが前記所定値より大きいときよりも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が小さくなるように切り替え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モード切替方法は、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制御モード切替方法において、前記騒音キャンセルヘッドフォンには、前記音声信号とマイクアンプからの出力信号が入力され前記音声信号と前記マイクアンプからの出力信号との差信号を出力する信号加算部、１より小さい増幅率を有し前記信号加算部の出力信号を増幅して出力するアンプ、前記信号加算部の出力信号又は前記アンプの出力信号のいずれかを選択して出力する開ループゲイン切替手段、前記開ループゲイン切替手段の出力信号が入力されるフィルタ、前記フィルタの出力信号が入力されるスピーカ、前記スピーカから出力された音声と周囲の雑音が入力されるマイク、前記マイクの出力信号が入力される前記マイクアンプ、により構成された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が構成され、前記音声信号を再生しない再生停止モード時には前記信号加算部、前記アンプ、前記フィルタ、前記スピーカ、前記マイク、前記マイクアンプにより負帰還のフィードバックループを構成するように前記開ループゲイン切替手段が切り替えられ、前記音声信号を再生する再生モード時には、前記信号加算部、前記フィルタ、前記スピーカ、前記マイク、前記マイクアンプにより負帰還のフィードバックループを構成するように前記開ループゲイン切替手段が切り替えられ、前記再生停止モード時における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が前記再生モード時より小さくなるように切り替えら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モード切替方法は、前記音声信号の前記再生モード時と前記再生停止モード時に該モードに対応して音声信号再生装置から出力されるモード切替信号により、前記再生モード時における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が前記再生停止モード時より大きくなるように前記開ループゲイン切替手段を切り替え、前記再生停止モード時における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、前記再生モード時より小さくなるように前記開ループゲイン切替手段を切り替え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モード切替方法は、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モード切替方法において、前記騒音キャンセルヘッドフォンには、前記音声信号とマイクアンプからの出力信号が入力され前記音声信号と前記マイクアンプからの出力信号との差信号を出力する信号加算部、１より小さい増幅率を有し前記信号加算部の出力信号を増幅して出力するアンプ、前記信号加算部の出力信号又は前記アンプの出力信号のいずれかを選択して出力する開ループゲイン切替手段、前記開ループゲイン切替手段の出力信号が入力されるフィルタ、前記フィルタの出力信号が入力されるスピーカ、前記スピーカから出力された音声と周囲の雑音が入力されるマイク、前記マイクの出力信号が入力される前記マイクアンプ、により構成された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が構成され、入力された前記音声信号の信号レベルが所定値より小さいときは前記信号加算部、前記アンプ、前記フィルタ、前記スピーカ、前記マイク、前記マイクアンプにより負帰還のフィードバックループを構成するように前記開ループゲイン切替手段が切り替えられ、入力された前記音声信号の前記信号レベルが前記所定値より大きいときは前記信号加算部、前記フィルタ、前記スピーカ、前記マイク、前記マイクアンプにより負帰還のフィードバックループを構成するように前記開ループゲイン切替手段が切り替えられ、前記信号レベルが前記所定値より小さいとき前記信号レベルが前記所定値より大きいときよりも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が小さくなるように切り替えられることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、音声再生を停止させた際、フィードバック制御に起因する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】
【００１７】
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。
【００１８】
（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。
【００１９】
まず、本実施の形態の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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
制御回路部１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、開ループゲイン切替スイッチ９、増幅率１／Ｍ（Ｍは１より大）のアンプ１０などで構成されている。Ｍの値は予め定めた固定値を設定しても良いが、ユーザの好みにより１より大の任意の値に設定できるようにしても良い。
【００２３】
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には、音声信号の再生／停止を操作するＰＬＡＹ／ＳＴＯＰモード切替スイッチ１１が備わり、また、このスイッチの操作状態を検出して制御回路部１に出力するＰＬＡＹ／ＳＴＯＰモード検出部１２が備わっている。ここでＰＬＡＹモードとは音声信号を再生する再生モードであり、ＳＴＯＰモードとは音声信号を再生しない再生停止モードである。
【００２５】
音声信号再生装置３の音声信号出力部は補正回路４の音声信号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。
【００２６】
また、信号加算部５の出力部は、開ループゲイン切替スイッチ９のＡ端子に接続されると共に、アンプ１０を介して開ループゲイン切替スイッチ９のＢ端子に接続されている。開ループゲイン切替スイッチ９のＣ端子はフィルタ６の入力部に接続され、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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
開ループゲイン切替スイッチ９は、ＰＬＡＹ／ＳＴＯＰモード検出部１２からのＰＬＡＹ／ＳＴＯＰモード検出信号に応じて、ＰＬＡＹモードのときには端子ＡにＣ端子が接続されるように切り替え、ＳＴＯＰモードのときには端子ＢにＣ端子が接続されるように切り替える。
【００３１】
開ループゲイン切替スイッチ９のＣ端子がＡ端子に接続されるように切り替わったときには信号加算部５の出力信号の大きさは変更されずにフィルタ６に入力される。一方、開ループゲイン切替スイッチ９のＣ端子がＢ端子に接続されるように切り替わったときには信号加算部５の出力信号の大きさはアンプ１０を介することにより１／Ｍ倍されてフィルタ６に入力される。
【００３２】
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、音声信号再生装置３がＰＬＡＹモードになったときには信号加算部５、フィルタ６、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。また、音声信号再生装置３がＳＴＯＰモードになったときには信号加算部５、アンプ１０、フィルタ６、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。
【００３３】
アンプ１０のゲイン１／ＭはＭが１より大きく設定されている。したがって音声信号再生装置３がＳＴＯＰモードになると、音声が再生されているＰＬＡＹモードに対しフィードバックループの開ループゲインが１／Ｍ倍に小さくなる。ＳＴＯＰモードでフィードバックループの開ループゲインが１／Ｍ倍なったとき、フィードバックループはより安定し、発生する異音の大きさが小さくなる。
【００３４】
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、音声信号再生装置３の音声再生状態（ＰＬＡＹ／ＳＴＯＰのモード）によりどのように切り替えられるかを示したものである。
【００３５】
図２において、（ａ）は音声信号再生装置３の音声再生状態（ＰＬＡＹ／ＳＴＯＰのモード）を示している。図２の（ａ）においてＰＬＡＹは音声信号再生装置３がＰＬＡＹモードにある状態、ＳＴＯＰは音声信号再生装置３がＳＴＯＰモードにある状態を示す。
【００３６】
また、図２の（ｂ）は開ループゲイン切替スイッチ９の切替状態を示したものである。図において、Ａは開ループゲイン切替スイッチ９の端子Ａと端子Ｃが接続され、フィルタ６に端子Ａからの信号が入力されている状態を示している。また、Ｂは開ループゲイン切替スイッチ９の端子Ｂと端子Ｃが接続され、フィルタ６に端子Ｂからの信号が入力されている状態を示している。
【００３７】
また、図２の（ｃ）は開ループゲインがどのようになるかを示している。ここで、ＧＰは開ループゲイン切替スイッチ９の端子Ａと端子Ｃが接続されたときの開ループゲインの大きさを表している。また、ＧＰ／Ｍは、開ループゲイン切替スイッチ９の端子Ｂと端子Ｃが接続されたときの開ループゲインの大きさで、アンプ１０が挿入されることにより開ループゲインがＧＰの１／Ｍ倍になることを示している。
【００３８】
図２を参照して、本実施の形態の動作を説明する。
【００３９】
まず、時刻ｔ１以前は音声信号再生装置３のＰＬＡＹ／ＳＴＯＰモード切替スイッチ１１がＳＴＯＰモードにあり、音声再生は停止状態にある（図２（ａ）のＳＴＯＰの状態）。このとき、ＰＬＡＹ／ＳＴＯＰモード切替信号はローレベルとなっており、開ループゲイン切替スイッチ９は、端子Ｂと端子Ｃが接続された状態にある（図２（ｂ）のＢの状態）。端子Ｂと端子Ｃが接続されるた状態となっているのでアンプ１０がフィードバックループに挿入される。したがって、フィードバックループの開ループゲインはＧＰ／Ｍとなっている（図２（ｃ）のＧＰ／Ｍの状態）。
【００４０】
時刻ｔ１でユーザが音声信号再生装置３のＰＬＡＹ／ＳＴＯＰモード切替スイッチ１１をＳＴＯＰモードからＰＬＡＹモードに切り替えたとする（図２（ａ）のＰＬＡＹの状態）。ＰＬＡＹ／ＳＴＯＰモード検出部１２はこの切り替え状態を検出してその出力（ＰＬＡＹ／ＳＴＯＰモード切替信号）をローレベルからハイレベルに切り替え制御回路部１に出力する。
【００４１】
開ループゲイン切替スイッチ９は、ＰＬＡＹ／ＳＴＯＰモード切替信号がハイレベルに切り替わったことにより端子Ａと端子Ｃを接続するように切り替える（図２（ｂ）のＡの状態）。このとき、端子Ａと端子Ｃが接続された状態となるので、フィードバックループの開ループゲインはＧＰとなる（図２（ｃ）のＧＰの状態）。
【００４２】
時刻ｔ２でユーザが音声信号再生装置３のＰＬＡＹ／ＳＴＯＰモード切替スイッチ１１をＰＬＡＹモードからＳＴＯＰモードに切り替えたとする（図２（ａ）のＳＴＯＰの状態）。ＰＬＡＹ／ＳＴＯＰモード検出部１２はこの切り替え状態を検出してその出力（ＰＬＡＹ／ＳＴＯＰモード切替信号）をハイレベルからローレベルに切り替え制御回路部１に出力する。
【００４３】
開ループゲイン切替スイッチ９は、ＰＬＡＹ／ＳＴＯＰモード切替信号がローレベルに切り替わったことにより端子Ｂと端子Ｃを接続するように切り替える（図２（ｂ）のＢの状態）。このとき、端子Ｂと端子Ｃが接続されるた状態となっているのでアンプ１０がフィードバックループに挿入される。したがって、フィードバックループの開ループゲインはＧＰ／Ｍとなる（図２（ｃ）のＧＰ／Ｍの状態）。
【００４４】
以下、同様にＰＬＡＹ／ＳＴＯＰモード切替スイッチ１１の操作に応じてフィードバックループの開ループゲインが切り替えられ、ＳＴＯＰモードになったときにはフィードバックループの開ループゲインがＧＰ／Ｍのように小さくなり、ＳＴＯＰモード時の異音の大きさが小さく抑えられる。
【００４５】
これにより、音声が再生されていない静かな状態では異音が小さく抑えられる。また、音声再生時には、音声の音量に対し異音は小さいので、異音は気にならない。したがって、本実施の形態によれば、ＰＬＡＹモード、ＳＴＯＰモードのどちらでも異音が気にならない騒音キャンセルヘッドフォンを提供することができる。
【００４６】
（第２の実施の形態）
次に、図３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。
【００４７】
上記第１の実施の形態においては、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切替を、ＰＬＡＹ／ＳＴＯＰモード切替スイッチ１１の操作状態を判断して行うようにしたが、本実施の形態では音声信号再生装置３から入力される音声信号のレベルを検出して行う。
【００４８】
図３は、本実施の形態による騒音キャンセルヘッドフォンの構成を示している。図３に示されたように、本実施の形態では、音声信号再生装置３から補正回路４に入力される音声信号の信号レベルから、音声信号の信号レベルが所定値より小さい状態であることを検出して信号出力する音声信号レベル検出部１８が備わっている。
【００４９】
音声信号レベル検出部１８は第１の実施の形態におけるＰＬＡＹ／ＳＴＯＰモード検出部１２の代わりに設けられたもので、その入力部は、音声信号再生装置３の音声信号出力部と補正回路４の入力部間に接続され、その出力部は、開ループゲイン切替スイッチ９に接続されている。音声信号レベル検出部１８の開ループゲイン切替スイッチ９への出力信号は、開ループゲイン切替スイッチ９の切替信号として利用される。
【００５０】
その他、図１に示された符号と同一符号のものは同じものを示している。本実施の形態の説明は、第１の実施の形態と異なる点を主に説明し、第１の実施の形態で説明したその他の説明は省略する。
【００５１】
いま、音声信号再生装置３のＰＬＡＹ／ＳＴＯＰモード切替スイッチ１１がＳＴＯＰモードにあると、音声信号再生装置３から補正回路４には音声信号が出力されないので、音声信号レベル検出部１８は音声信号が所定以下のレベルの状態であることを検出して開ループゲイン切替スイッチ９にローレベル信号を出力する。音声信号レベル検出部１８からのローレベル信号により開ループゲイン切替スイッチ９は端子Ｂと端子Ｃを接続するように切り替える。これによりフードバックループの開ループゲインはＧＰ／Ｍと小さくなり、異音を小さくすることができる。
【００５２】
また、音声信号再生装置３のＰＬＡＹ／ＳＴＯＰモード切替スイッチ１１がＰＬＡＹモードにあると、音声信号再生装置３から補正回路４に音声信号が出力される。
【００５３】
音声信号レベル検出部１８は、ＰＬＡＹモード時に補正回路４に入力される音声信号が所定値より大きなレベルであるときには「音声信号有り」としてハイレベルの信号を開ループゲイン切替スイッチ９に出力する。音声信号レベル検出部１８からのハイレベル信号により開ループゲイン切替スイッチ９は端子Ａと端子Ｃを接続するように切り替える。これによりフードバックループの開ループゲインはＧＰになり、騒音キャンセルされた音声を聞くことができる。
【００５４】
また、音声信号レベル検出部１８は、ＰＬＡＹモード時に補正回路４に入力される音声信号が所定値より小さなレベルであるときには「音声信号無し」としてローレベルの信号を開ループゲイン切替スイッチ９に出力する。音声信号レベル検出部１８からのローレベル信号により開ループゲイン切替スイッチ９は端子Ｂと端子Ｃを接続するように切り替える。これによりフードバックループの開ループゲインはＧＰ／Ｍと小さくなり、異音を小さくすることができる。
【００５５】
なお、音声信号レベル検出部１８が「音声信号無し」状態が所定時間以上継続したときローレベルの信号を出力するようにすると、上記所定時間より短い時間の音声信号無し状態では開ループゲイン切替スイッチ９の切り替えが行われなくなるので動作を安定化することができる。
【００５６】
また、音声信号レベル検出部１８が音声信号のレベルを判断するときのレベルの大きさにヒステリシス特性を持たせるようにするとヒステリシス幅内のレベル変化には応答しなくなり、音声信号無しと判断するレベル付近での開ループゲイン切替スイッチ９の切り替え動作を少なくすことができるので、動作を安定化することができる。
【００５７】
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、音声が再生されていない静かな状態で開ループゲインが小さくなり異音が小さく抑えられる。また、音声再生時の音声信号の信号レベルが小さいときには開ループゲインが小さくなり異音が小さく抑えられる。また、音声再生時の音声信号の信号レベルが大きいときには開ループゲインが大きくなり騒音が抑えられる。このとき、音声信号の信号レベルが大きいので異音は気にならない。
【００５８】
以上の実施の形態において、モード信号はＰＬＡＹモードのときハイレベル、ＳＴＯＰモードのときローレベルとしたが、ハイとローを逆にした論理信号であっても実施することができる。また、制御回路部１、１９の構成は上記実施の形態の構成に限定されない。例えばフィルタ６や開ループゲイン切替スイッチ９をフィードバック側に備えたものであっても良い。また、フィードバックループの開ループゲインを変更する手段として開ループゲイン切替スイッチ９を設けたが、本発明はこれに限定されない。例えばフィルタ６のゲインを変更するようにしても良い。
【００５９】
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】
【００６０】
本発明は、フィードバック制御を利用した騒音キャンセルヘッドフォンに利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明による騒音キャンセルヘッドフォンの第１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、実施の形態の制御動作を説明する図である。
【図３】本発明による騒音キャンセルヘッドフォンの第２の実施の形態を示す制御回路構成図である。
【図４】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５】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】
【００６２】
１、１９、２１・・・制御回路部
２・・・ヘッドフォン（音声再生部）
３、２０・・・シリコンプレーヤ（音声信号再生装置）
４・・・補正回路
５・・・信号加算部
６・・・フィルタ
７・・・ヘッドフォンアンプ
８・・・マイクアンプ
９・・・開ループゲイン切替スイッチ
１０・・・アンプ
１１・・・ＰＬＡＹ／ＳＴＯＰモード切替スイッチ
１２・・・ＰＬＡＹ／ＳＴＯＰモード検出部
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
１８・・・音声信号レベル検出部
【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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