(57)【要約】外部オーディオ信号を評価し、所定の外部オーディオ信号を抑制すべきか又は再生すべきかを決定する選択的ノイズキャンセル装置を開示する。選択的ノイズ抑制回路は、前記外部オーディオ信号を処理し、前記外部オーディオ信号を、抑制すべきノイズとして、又は、再生すべき所望のオーディオ信号として分類する。外部オーディオ信号、またはその所望の部分を、前記外部オーディオ信号の一部がユーザにとって興味深いものであると思われる場合、再生する。前記所望の外部信号を、強調するため、第１に選択されたオーディオ信号より任意に増幅してもよく、前記選択されたオーディオ信号を、前記所望の外部信号が再生される場合、任意に完全に抑制してもよい。
2004526375.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
選択的ノイズキャンセルヘッドホンにおいて、
選択されたオーディオ信号を再生する少なくとも１つのイヤピースと、
該ヘッドホンの付近における外部オーディオ信号を監視するマイクロホンと、
前記外部オーディオ信号を解析し、ユーザにとって興味深いと思われる前記外部オーディオ信号の少なくとも一部を選択的に再生する選択的ノイズ抑制回路とを具えることを特徴とする選択的ノイズキャンセルヘッドホン。
【請求項２】
請求項１に記載の選択的ノイズキャンセルヘッドホンにおいて、前記外部オーディオ信号の再生される部分が警報オーディオ信号であることを特徴とする選択的ノイズキャンセルヘッドホン。
【請求項３】
請求項１に記載の選択的ノイズキャンセルヘッドホンにおいて、前記外部オーディオ信号の再生される部分が、局所環境の一般的な背景ノイズと聴覚的に別個であることを特徴とする選択的ノイズキャンセルヘッドホン。
【請求項４】
請求項１に記載の選択的ノイズキャンセルヘッドホンにおいて、前記外部オーディオ信号の再生される部分が、該ヘッドホンのユーザに向けられた会話に関することを特徴とする選択的ノイズキャンセルヘッドホン。
【請求項５】
請求項１に記載の選択的ノイズキャンセルヘッドホンにおいて、前記選択的ノイズ抑制回路が、前記外部オーディオ信号の一部がユーザにとって興味深いものだと思われなければ、前記外部オーディオ信号を抑制することを特徴とする選択的ノイズキャンセルヘッドホン。
【請求項６】
請求項１に記載の選択的ノイズキャンセルヘッドホンにおいて、前記選択的ノイズ抑制回路が、前記外部オーディオ信号を分割し、ユーザにとって興味深いと思われる前記外部オーディオ信号の所望の部分のみを再生することを特徴とする選択的ノイズキャンセルヘッドホン。
【請求項７】
請求項１に記載の選択的ノイズキャンセルヘッドホンにおいて、前記選択的ノイズ抑制回路が、ユーザにとって興味深いと思われる前記外部オーディオ信号の所望の部分を、前記選択されたオーディオ信号より強調することを特徴とする選択的ノイズキャンセルヘッドホン。
【請求項８】
選択的ノイズキャンセル装置において、
外部オーディオ信号を監視するマイクロホンと、
前記外部オーディオ信号を解析し、ユーザにとって興味深いと思われる前記外部オーディオ信号の少なくとも一部を選択的に再生する選択的ノイズ抑制回路とを具えることを特徴とする選択的ノイズキャンセル装置。
【請求項９】
請求項８に記載の選択的ノイズキャンセル装置において、前記外部オーディオ信号の再生される部分が警報オーディオ信号であることを特徴とする選択的ノイズキャンセル装置。
【請求項１０】
請求項８に記載の選択的ノイズキャンセル装置において、前記外部オーディオ信号の再生される部分が、局所環境の一般的な背景ノイズと聴覚的に別個であることを特徴とする選択的ノイズキャンセル装置。
【請求項１１】
請求項８に記載の選択的ノイズキャンセル装置において、前記外部オーディオ信号の再生される部分が、該装置のユーザに向けられた会話に関することを特徴とする選択的ノイズキャンセル装置。
【請求項１２】
請求項８に記載の選択的ノイズキャンセル装置において、前記選択的ノイズ抑制回路が、前記外部オーディオ信号の一部がユーザにとって興味深いものだと思われなければ、前記外部オーディオ信号を抑制することを特徴とする選択的ノイズキャンセル装置。
【請求項１３】
請求項８に記載の選択的ノイズキャンセル装置において、前記選択的ノイズ抑制回路が、前記外部オーディオ信号を分割し、ユーザにとって興味深いと思われる前記外部オーディオ信号の所望の部分のみを再生することを特徴とする選択的ノイズキャンセル装置。
【請求項１４】
請求項１に記載の選択的ノイズキャンセル装置において、前記選択的ノイズ抑制回路が、ユーザにとって興味深いと思われる前記外部オーディオ信号の所望の部分を、前記選択されたオーディオ信号より強調することを特徴とする選択的ノイズキャンセル装置。
【請求項１５】
選択的ノイズキャンセル方法において、
外部オーディオ信号を監視するステップと、
前記外部オーディオ信号を解析するステップと、
ユーザにとって興味深いと思われる前記外部オーディオ信号の少なくとも一部を選択的に再生するステップとを含むことを特徴とする選択的ノイズキャンセル方法。
【請求項１６】
請求項１５に記載の選択的ノイズキャンセル方法において、前記外部オーディオ信号の再生される部分が警報オーディオ信号であることを特徴とする選択的ノイズキャンセル方法。
【請求項１７】
請求項１５に記載の選択的ノイズキャンセル方法において、前記外部オーディオ信号の再生される部分が、局所環境の一般的な背景ノイズと聴覚的に別個であることを特徴とする選択的ノイズキャンセル方法。
【請求項１８】
請求項１５に記載の選択的ノイズキャンセル方法において、前記外部オーディオ信号の再生される部分が、該方法のユーザに向けられた会話に関することを特徴とする選択的ノイズキャンセル方法。
【請求項１９】
請求項１５に記載の選択的ノイズキャンセル方法において、前記外部オーディオ信号の一部がユーザにとって興味深いものだと思われなければ、前記外部オーディオ信号を抑制するステップをさらに含むことを特徴とする選択的ノイズキャンセル方法。
【請求項２０】
請求項１５に記載の選択的ノイズキャンセル方法において、前記外部オーディオ信号を分割し、ユーザにとって興味深いと思われる前記外部オーディオ信号の所望の部分のみを再生するステップをさらに含むことを特徴とする選択的ノイズキャンセル方法。
【請求項２１】
請求項１５に記載の選択的ノイズキャンセル方法において、ユーザにとって興味深いと思われる前記外部オーディオ信号の所望の部分を、前記選択されたオーディオ信号より強調するステップをさらに含むことを特徴とする選択的ノイズキャンセル方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の分野
本発明は、能動的ノイズリダクション技術に関し、特に、このような能動的ノイズリダクション技術を用いるヘッドホン及び他の装置に関する。
【０００２】
発明の背景
携帯電話機及び電子装置は、今日のモバイル社会においてますます一般的になってきている。セルラ及び無線電話は、例えば、各々基地局又は基地ユニットから送信された信号を受信する。携帯電話機は、ユーザが、基地局（又は基地ユニット）の所定の半径内で電話呼出しを行う又は受けることを可能にする。同様に、パーソナルラジオ、カセットテーププレーヤ、ディジタルオーディオテープ（ＤＡＴ）プレーヤ、ＭＰ３プレーヤ及びコンパクトディスクプレーヤを含む、ソニー社から商業的に利用可能なソニーウォークマンのような携帯電子装置は、ユーザが事実上任意の場所で所望のオーディオコンテンツを聴くことを可能にする。
【０００３】
これらのような携帯装置は、ユーザに大きな柔軟性および便宜を提供する。しかしながら、これらのような装置の携帯性質は、ユーザがこれらのような装置を事実上任意の場所から、又は、旅行中であっても利用することを助長する。したがって、電話呼出しを行う場合のような、又は、コンテンツそれ自体による携帯装置の調節設定時にユーザを混乱させるかもしれず、これにより不適当な危険に潜在的にユーザをさらすかもしれない。電話呼出し中に混乱したドライバによる自動車事故の数が増加するのに応じて、多くの管区は、セルラ電話のユーザにハンズフリーセルラ装置を使用することを要求する法令を制定した。
【０００４】
携帯電話及び電子装置は、代表的にヘッドホン又は統合されたスピーカを含み、オーディオ信号を再生する。ヘッドホンは、代表的に、ユーザの頭に対してイヤピースを押し付ける柔軟なヘッドバンドによって結合された１対のイヤピースを含む。前記イヤピースのユーザの耳への適用は、周囲ノイズを受動的に減少させる。しかしながら、飛行機上のような多くの環境において、受動的ノイズ減少技術は不十分である。
【０００５】
したがって、多くの製造者は、ノイズ信号をキャンセルする能動的ノイズ減少特徴を取り入れたヘッドホンを提供する。例えば、マサチューセッツ州フラミンガムのボーズコーポレーションは、飛行機の乗客が使用する一連の航空ヘッドホンを販売している。前記航空ヘッドホンは、エンジン及び風のノイズを減少し、選択されたオーディオ信号の改善された再生を提供する。一般に、前記ボーズ航空ヘッドホンは、マイクロホンを使用し、ユーザの耳における外部音を監視する。測定された音を、ユーザが聞くことを望む前記選択されたオーディオ信号と比較する。測定された音と前記選択されたオーディオ信号との差は、望ましくない外部ノイズである。次に、対抗する補正信号（アンチノイズ）を前記ヘッドホンによって発生する。前記アンチノイズは、阻止すべきノイズと等しく反対の振動で、位相が１８０度異なる。前記望ましくないノイズと発生されたアンチノイズとが衝突すると、破壊的な干渉効果が働き、互いにキャンセルしあう。
【０００６】
このようなノイズキャンセルヘッドホンは、前記選択されたオーディオ信号以外のすべてのノイズをキャンセルするように働く。一般に、前記ノイズキャンセル特徴は、前記選択されたオーディオ信号を強調し、すべての他のオーディオ信号を抑制する。したがって、このようなヘッドホンのユーザは、前記選択されたオーディオ信号に関する以外のどのような外部オーディオ刺激にも気づかない比較的閉じたオーディオ環境にある。例えば、他の人がこのようなヘッドホンのユーザに話し掛けても、前記ノイズキャンセル特徴は、その話し手を抑制するように働く。同様に、前記ノイズキャンセル特徴は、前記ユーザに危険を警告するはずの緊急告知又は警報のような他のオーディオ信号もキャンセルするように働く。
【０００７】
したがって、外部オーディオ信号の内容を評価し、所定のオーディオ信号を抑制すべきか又は再生すべきかを決定するノイズキャンセル装置に関する必要性が存在する。ユーザにとって興味がある外部オーディオ信号を再生するノイズキャンセル装置に関する他の必要性も存在する。外部オーディオ信号をその内容に基づいて分類するノイズキャンセルヘッドホンに関する依然として他の必要性が存在する。
【０００８】
発明の要約
一般に、外部オーディオ信号を評価し、所定の外部オーディオ信号を抑制すべきか又は再生すべきかを決定する選択的ノイズキャンセル装置は開示されている。開示された選択的ノイズキャンセル装置は、前記外部オーディオ信号を処理し、前記外部オーディオ信号を、抑制すべきノイズと、再生すべき所望のオーディオ信号とのいずれかとして分類する選択的ノイズ抑制回路を含む。本発明によって再生すべき外部オーディオ信号の部分を、ここでは“所望の外部信号”と呼ぶ。
【０００９】
本発明は、前記外部オーディオ信号の一部がユーザにとって興味ありそうな場合、前記外部オーディオ信号、又はその所望の部分を再生する。例えば、本発明の選択的ノイズキャンセル装置は、ユーザに害があることを警告するオーディオ信号と、環境の一般の背景ノイズと聴覚上別個であるユーザに向けられた他のオーディオ信号とを再生してもよい。
【００１０】
前記所望の外部信号を、強調するため、第１に選択されたオーディオ信号より任意に増幅してもよい。加えて、前記選択されたオーディオ信号を、前記所望の外部信号が再生される場合、任意に完全に抑制してもよい。
【００１１】
本発明のより完全な理解と、本発明の他の特徴及び利点とは、以下の詳細な説明及び図面の参照によって得られる。
【００１２】
詳細な説明
図１は、本発明による選択的ノイズキャンセルヘッドホン１００を示す。図１に示すように、選択的ノイズキャンセルヘッドホン１００は、既知の方法においてユーザの頭に対してイヤピース１１０を押し付ける柔軟なヘッドバンド１２０によって結合された１対のイヤピース１１０−１及び１１０−２（集合的にイヤピース１１０）を含む。加えて、選択的ノイズキャンセルヘッドホン１００は、イヤピース１１０において取り付けられ、ユーザの耳における外部音を監視し、ここでは“外部オーディオ信号”と呼ぶ信号を発生する１個以上のマイクロホン１５０を含む。
【００１３】
本発明の１つの特徴によれば、選択的ノイズキャンセルヘッドホン１００は、マイクロホン１５０によって得られた前記外部オーディオ信号を処理し、前記外部オーディオ信号を、抑制すべきノイズ又は再生すべきオーディオ信号のいずれかとして選択的に分類する、図２に関連して以下で考察する選択的ノイズ抑制回路２００も含む。本発明による前記外部オーディオ信号の再生すべき部分を、ここでは“所望の外部信号”と呼ぶ。
【００１４】
一般に、外部オーディオ信号を、以下にさらに考察するように、前記オーディオ信号がユーザにとって興味深いと思われる場合、本発明による選択的ノイズキャンセルヘッドホン１００によって再生する。例えば、選択的ノイズキャンセルヘッドホン１００は、犬のほえ声、警報又は自動車のホーンのようなユーザに害があることを警告するオーディオ信号と、話し言葉のような環境の一般の背景ノイズと聴覚上別個であるユーザに向けられた他のオーディオ信号とを再生してもよい。
【００１５】
したがって、図２に示すように、選択的ノイズ抑制回路２００は、パーソナルラジオ、カセットテーププレーヤ、ＤＡＴプレーヤ、ＭＰ３プレーヤ、コンパクトディスクプレーヤ又は携帯電話のようなメディアプレーヤ２１５からの選択されたオーディオ信号２１０と、マイクロホン１５０によって発生された外部オーディオ信号２２０とを受ける。選択的ノイズ抑制回路２００の種々の実施例を、図３ないし５に関連して以下に考察する。一般に、選択的ノイズ抑制回路２００は、選択されたオーディオ信号２１０及び外部オーディオ信号２２０を処理し、選択されたオーディオ信号２１０と、外部オーディオ信号２２０の所望の外部信号部分とを再生し、外部オーディオ信号２２０の残りの部分（ノイズ）を抑制する。
【００１６】
このように、選択的ノイズ抑制回路２００は、選択されたオーディオ信号２１０及び前記所望の外部信号を、選択的ノイズキャンセルヘッドホン１００に適用する。他の変形例において、選択的ノイズ抑制回路２００は、任意に、例えば既知の脅威の存在において、選択されたオーディオ信号２１０を同様にキャンセルし、前記所望の外部信号のみを再生することができる。
【００１７】
図３は、図２の選択的ノイズ抑制回路２００の第１の好適実施例を示す。図３に示すように、選択的ノイズ抑制回路２００は、オーディオ分類器３１０及びノイズキャンセル回路３４０を含む。図３に示すように、オーディオ分類器３１０は、前記外部オーディオ信号を処理し、前記外部オーディオ信号がノイズであり、ノイズキャンセル回路３４０によってキャンセルすべきである場合、バイナリゼロ（０）を返し、前記外部オーディオ信号が有用であり、前記所望の外部信号として前記選択されたオーディオ信号と共に再生すべきである場合、バイナリ１（１）を返す。この方法において、オーディオ分類器３１０は、前記外部オーディオ信号をノイズキャンセル回路３４０によって抑制すべきか又は再生すべきかを示す。オーディオ分類器３１０を、例えば、参照によってここに含まれる、シルビアプリファー他、“自動オーディオ内容解析”、マサチューセッツ州、ボストンのＡＣＭマルチメディア９６（１９９６年１１月）の会報２１−３０ページに記載のオーディオ内容解析技術にしたがって具体化してもよい。
【００１８】
図４は、図２の選択的ノイズ抑制回路２００’の第２の好適実施例を示す。図４に示すように、選択的ノイズ抑制回路２００’は、オーディオ分類器４１０と、増幅器４２０と、加算器４３０と、ノイズキャンセル回路４４０とを含む。オーディオ分類器４１０及びノイズキャンセル回路４４０を、図３における対応する要素と同様に具体化することができる。したがって、オーディオ分類器４１０は、前記外部オーディオ信号を処理し、前記外部オーディオ信号がノイズでありキャンセルすべきである場合、バイナリゼロ（０）を返し、又は、前記外部オーディオ信号が有用であり再生すべきである場合、バイナリ１（１）を返す。
【００１９】
加えて、前記外部オーディオ信号が有用である場合、前記信号を、オーディオ分類器４１０によって発生されたオン／オフ信号によっても制御される増幅器４２０によって増幅する。したがって、増幅器４２０の出力は、前記外部オーディオ信号が有用でない場合、ゼロ（０）であり、前記外部オーディオ信号が有用な場合、前記外部オーディオ信号の増幅されたものである。増幅器４２０の出力を、加算器４３０によって前記選択されたオーディオ信号に加算し、この結合された出力をノイズキャンセル回路４００に適用する。この方法において、ノイズキャンセル回路４００の出力は、望むなら、前記増幅された外部オーディオ信号を前記選択されたオーディオ信号よりも強調することができる。
【００２０】
図５は、図２の選択的ノイズ抑制回路２００”の第３の好適実施例を示す。図４に示すように、選択的ノイズ抑制回路２００”は、オーディオ分類器／分割器５１０と、増幅器５２０と、加算器５３０と、ノイズキャンセル回路５４０とを含む。オーディオ分類器５１０、加算器５３０及びノイズキャンセル回路５４０を、図３及び４における対応する要素と同様に具体化することができる。図５の実施例において、増幅器５２０を、もはやオーディオ分類器５１０の出力によって制御せず、その入力部において存在する任意の信号を増幅する。
【００２１】
オーディオ分類器／分割器５１０は、前記外部オーディオ信号を種々の信号に分割し、各々個別の信号を有用又はノイズとして分類し、前記ノイズをフィルタ５１５によって抑制する。フィルタ５１５の出力は前記所望の外部信号（ＤＥＳ）である。オーディオ分類器／分割器５１０を、参照によってここに含まれる、Ｔ．ザング及びＣ−Ｃ．ジャイクオ、“総括的なオーディオデータ分割化および注釈のための試行錯誤アプローチ”、１９９９年１１月５日のＡＣＭマルチメディア９９（ＡＣＭ特別利益団体）の会報において記載されている技術にしたがって具体化してもよい。一般に、オーディオ分類器／分割器５１０は、前記外部オーディオ信号がユーザにとって興味深いと思われる場合、前記外部オーディオ信号を再生する。例えば、選択的ノイズキャンセルヘッドホン１００は、警報又は自動車のホーンのようなユーザに害があることを警告するオーディオ信号と、話し言葉のような環境の一般の背景ノイズと聴覚上別個であるユーザに向けられた他のオーディオ信号とを再生してもよい。前記所望の外部信号を増幅器５２０によって増幅し、増幅器５２０の出力を前記選択されたオーディオ信号に加算器５３０によって加算する。この結合された出力をノイズキャンセル回路５４０に適用する。この方法において、ノイズキャンセル回路５４０の出力は、望むなら、前記増幅された外部オーディオ信号を前記選択されたオーディオ信号よりも強調することができる。
【００２２】
他の変形例において、オーディオ分類器／分割器５１０は、所定の予め規定されたオーディオセグメントに関係する記録されたメッセージの再生を開始することができる。例えば、オーディオ分類器／分割器５１０は、このような信号が本発明によって識別された場合、“左側で犬がほえている”のようなメッセージを開始することができる。前記外部オーディオ信号を増幅する実施例において、最終的なオーディオ信号を以下のように規定することができる。
最終的なオーディオ信号＝α×（外部オーディオ信号）＋
（１−α）×（選択されたオーディオ信号）
ここで、αは信号の強度を決定する。
【００２３】
ここに示し説明した実施例及び変形例は、本発明の原理の単なる例証であり、種々の変更を、本発明の範囲及び精神から逸脱することなく当業者によって行うことができることに注意すべきである。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明による選択的ノイズキャンセルヘッドホンを示す。
【図２】図１の選択的ノイズキャンセルヘッドホンをさらに詳細に示す図式的なブロック図である。
【図３】図２の選択的ノイズ抑制回路の第１実施例を示す図式的なブロック図である。
【図４】図２の選択的ノイズ抑制回路の第２実施例を示す図式的なブロック図である。
【図５】図２の選択的ノイズ抑制回路の第３実施例を示す図式的なブロック図である。
【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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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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2004526375.tif 000023