(57)【要約】  ユーザーの身体から発せられるノイズパターンを抑制するためのノイズキャンセレーション装置、および方法が開示される。ノイズキャンセレーション装置は、いくつかの実施態様において、ユーザーの身体が生成するノイズパターンを感知し、かつ、それを示すノイズデータを発生させる少なくとも１つのセンサと、該少なくとも１つのセンサが発生させたノイズデータを処理し、かつ、そこからアンチノイズ信号を発生させるように構成され、かつ、動作可能であるノイズキャンセリング回路と、発生させたアンチノイズ信号から音声出力を生成するための少なくとも１つの音響変換器とを有する。ノイズキャンセレーション装置は、ノイズパターンが発せられているユーザーの身体部分の上に、またはこれに近接して取り付けられるように構成されている。【選択図】図９Ａ
2018506064.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ユーザーの身体から発せられるノイズパターンを抑制するためのノイズキャンセレーション装置であって、前記ノイズキャンセレーション装置は、前記ユーザーの前記身体によって生成されるノイズパターンを感知し、かつ、それを示すノイズデータを発生させるための少なくとも１つのセンサと、前記少なくとも１つのセンサが発生させた前記ノイズデータを処理し、かつ、そこからアンチノイズ信号を発生させるように構成され、かつ、動作可能であるノイズキャンセリング回路と、前記発生させたアンチノイズ信号から音声出力を生成するための少なくとも１つの音響変換器とを有し、前記ノイズキャンセレーション装置は、前記ノイズパターンが発せられている身体部分の上に、またはこれに近接して、前記ユーザーの前記身体に取り付けられるように構成されている、前記ノイズキャンセレーション装置。
【請求項２】
前記ノイズパターンが発せられている前記身体部分の付近かつその方向において前記少なくとも１つのセンサを配置するように構成されている、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記装置が取り付けられている前記身体部分の表面に対して実質的に垂直な方向において、前記少なくとも１つの音響変換器によって前記アンチノイズ音が生成されるように配置されている、請求項１または２に記載の装置。
【請求項４】
間隔を置いた２以上の音響変換器を有するものであって、前記２以上の音響変換器が、前記ノイズパターンが発せられている前記ユーザーの身体上の位置を囲む外周の周りに配置されている、前記請求項のいずれか１項に記載の装置。
【請求項５】
前記ノイズパターンが、いびき、歯ぎしり、寝言、激しい息遣い、胃の鳴る音、腸の鳴る音、胃腸内のガスの音、およびこれらの任意の組合せのうち少なくとも１つを含む身体のノイズである、前記請求項のいずれか１項に記載の装置。
【請求項６】
前記ノイズキャンセリング回路が、１００Ｈｚ〜１０００Ｈｚの周波数帯域における身体のノイズを抑制するように構成され、かつ、動作可能である、前記請求項のいずれか１項に記載の装置。
【請求項７】
動物によって装着されるように設計されている、請求項１〜６のいずれか１項に記載の装置。
【請求項８】
前記ノイズキャンセリング回路が、１００Ｈｚ〜１５００Ｈｚの周波数帯域におけるノイズを抑制するように構成され、かつ、動作可能である、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記２以上の音響変換器が異なる周波数応答を有し、前記ノイズパターンが発せられている前記身体部分に、高周波数応答を有する音響変換器がより近く位置するように、前記装置が配置される、請求項４〜８のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１０】
前記ノイズキャンセリング回路が、前記音響変換器の周波数応答を補償するように適応されている、前記請求項のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１１】
前記ノイズキャンセリング回路が、前記ノイズパターンが発せられている前記身体部分に対する前記少なくとも１つのセンサの位置を補償するように適応されている、前記請求項のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１２】
前記ノイズキャンセリング回路が、所望の複雑な周波数応答を提供するように適応されている、１以上のバイカッド回路を有している、前記請求項のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１３】
前記回路の所望の周波数応答を提供するように構成され、かつ、動作可能である処理ユニットを有している、前記請求項のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１４】
前記センサが、前記ユーザーの皮膚からの音の振動を感知するためにユーザーの皮膚に取り付けられるように構成されている直接接触センサである、前記請求項のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１５】
前記少なくとも１つの音響変換器に音響的に連結され、かつ、そこから生成される音声信号を受け取って増強された強度を有する対応する信号を出力するように構成されている共鳴チャンバを有する、前記請求項のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１６】
前記ユーザーの前記身体によって生成される前記ノイズパターンと前記アンチノイズ信号との間に８°以下の位相シフトを提供するように構成され、かつ、前記アンチノイズ信号の大きさが、前記ユーザーの前記身体によって生成される前記ノイズパターンから約１〜７ｄＢ逸脱している、前記請求項のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１７】
粘着パッチによって前記ユーザーの前記身体に取り付けられるように構成されている、前記請求項のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１８】
ノーズクランプによって前記ユーザーの前記身体に取り付けられるように構成されている、前記請求項のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１９】
前記ユーザーの両耳から吊り下げることによって前記ユーザーの前記身体に取り付けられるように構成されている、前記請求項のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２０】
ノイズキャンセレーションシステムであって、前記システムは、前記請求項のいずれか１項に記載のノイズキャンセレーション装置を２以上有し、その各々は、単一のセンサと単一の音響変換器とを有するものであって、前記２以上のノイズキャンセレーション装置が、前記ノイズパターンが発せられている前記身体部分の付近に間隔を置いた関係で、前記ユーザーの前記身体に取り付けられるように構成されている、前記ノイズキャンセレーションシステム。
【請求項２１】
ノイズキャンセレーションシステムであって、前記システムは、
前記ユーザーの前記身体によって生成されるノイズパターンを感知し、かつ、それを示すノイズデータを発生させるためのセンサと、
２以上の前記ノイズキャンセレーション装置であって、その各々が、
前記センサが発生させた前記ノイズデータを処理し、かつ、そこからアンチノイズ信号を発生させるように構成され、かつ、動作可能であるノイズキャンセリング回路と、
前記発生させたアンチノイズ信号から音声出力を生成するための少なくとも１つの音響変換器とを有するものであって、
前記２以上のノイズキャンセレーション装置が、前記ノイズパターンが発せられる前記身体部分の付近に間隔を置いた関係で、前記ユーザーの前記身体に取り付けられるように構成されている、前記システム。
【請求項２２】
前記センサが、前記ノイズキャンセレーション装置の１つに取り付けられている、請求項２１に記載のノイズキャンセレーションシステム。
【請求項２３】
前記２以上のノイズキャンセレーション装置の少なくとも１つと前記センサとが、粘着パッチによって前記ユーザーの前記身体に取付け可能である、請求項２０〜２２のいずれか１項に記載のノイズキャンセレーションシステム。
【請求項２４】
前記２以上のノイズキャンセレーション装置の少なくとも１つと前記センサとが、ノーズクランプによって前記ユーザーの前記身体に取付け可能である、請求項２０〜２３のいずれか１項に記載のノイズキャンセレーションシステム。
【請求項２５】
前記２以上のノイズキャンセレーション装置の少なくとも１つと前記センサとが、前記ユーザーの両耳から吊り下げることによって前記ユーザーの前記身体に取付け可能である、請求項２０〜２４のいずれか１項に記載のノイズキャンセレーションシステム。
【請求項２６】
対象の身体から発せられるノイズパターンを抑制するための方法であって、前記方法は、前記ノイズパターンを感知し、かつ、それを示すノイズデータを発生させることと、前記ノイズデータを処理し、かつ、そこからアンチノイズ信号を発生させることと、前記発生させたアンチノイズ信号から、前記対象の前記身体の表面に実質的に垂直な方向に音声出力を生成することとを有する、前記方法。
【請求項２７】
前記ノイズパターンが発せられる前記ユーザーの身体上の位置から所定の距離内で前記音声出力を生成するために１以上の音響変換器を配置することを含み、前記所定の距離が、前記ノイズパターンの最小波長に基づいて決定される、請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記所定の距離と前記ノイズパターンの前記最小波長との間の比率が０．５に等しいかまたはこれ未満である、請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
前記所定の距離と前記ノイズパターンの前記最小波長との間の比率が０．２に等しいかまたはこれ未満である、請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
前記ノイズパターンの前記感知のために、少なくとも１つのセンサを前記ノイズパターンが発せられる対象の身体部分の付近に配置することを有する、請求項２６〜２９のいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
技術分野
本発明は、アクティブノイズキャンセレーションの分野に関する。より具体的には、本発明は、身体が発する音を軽減させるように構成されている装着型（ｗｅａｒａｂｌｅ；ウェアラブル、装着可能）アクティブノイズキャンセリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
背景
アクティブノイズキャンセレーション（ＡＮＣ）は、望ましくない音を検出して、その音の負のコピー（反対の音（ａｎｔｉ−ｓｏｕｎｄ；アンチサウンド））を発生させる音の低減方法である。反対の音は、検出された望ましくない音と同一周波数かつ同一振幅であるが、逆の符号の信号である。望ましくない音と出力された反対の音とが互いに消去的に干渉し合うことで、有意なノイズ低減をもたらす。
【０００３】
大抵のＡＮＣシステムは、離れた音源または周囲環境からの不要な音を抑制することによって、特定の地点（聴き手）の周りに静寂地帯を作り出すことを目的にしている。それゆえ、そのようなＡＮＣシステムは、オーディオ入出力要素を聴き手に極めて近接させて配置することを要する。他のアプローチでは、ＡＮＣ装置をノイズ源に配置する。この方法は、広範囲においてノイズを低減させるという利点を有するが、特定のノイズ源に限られる。
【０００４】
例えば、米国特許第８，５７１，２２７号は、ＡＮＣイヤホンであって、空洞と外耳道へ導くパイプとを含む音響経路を有し、これにより使用時に特定の周波数または周波数帯域において開ループシステムの位相特性を補償する効果を有する、発振器を形成するように構成されているイヤホンを記載している。また、このイヤホンは、互いに対して相対的に調節可能な２つの部分を備えているので、使用時にイヤホンが快適にかつ正しく装着される。
【０００５】
米国特許公開公報第２０１４／０１６９５８０号は、ベッドに横たわる仰向けのユーザーのためにノイズを除去する、頭部支持体内に備えられるアクティブノイズキャンセレーションシステムを記載している。
【０００６】
米国特許第５，８４４，９９６号は、聴神経で感知され得るノイズを軽減させるためのシステムであって、第１の音領域で感知されたノイズに対応する周波数と振幅とを有する第１の電気信号を発生させるために、第１の音領域に存在するノイズを感知するための第１の音領域に配置されるマイクロホンを有するシステムを記載している。回路が、第１の電気信号を処理して第１の電気信号と同一の周波数を有するが振幅と符号とが逆である第２の電気信号を発生させるために、提供されている。スピーカが、第２の電気信号を感知されたノイズの軽減のためのアンチノイズに変換するために、第１の音領域から空間を置いた第２の音領域に提供されている。マイクロホンが、第２の音領域における所定のノイズレベルを超えるあらゆるノイズを検出してエラー補正信号を提供するために、第２の音領域に配置されている。回路が、エラー補正信号に応答して第２の電気信号を修正し、ノイズを第２の音領域にもたらして所定のノイズレベル未満となるように、提供されている。
【０００７】
米国特許第８，３２５，９３４号は、電子まくらであって、コントローラユニットに電気的に接続された少なくとも１つのエラーマイクロホンおよび少なくとも１つのスピーカを内蔵しており、さらに電源も備えているまくらユニットと、前記コントローラユニットに電気的に接続された少なくとも１つの基準マイクロホンを備えている基準検出ユニットとを備えており、前記コントローラユニットが、前記エラーマイクロホン、スピーカ、および基準マイクロホンの間の相互作用を制御するためのアルゴリズムを含んでいる電子まくらを記載している。不要な騒音は、基準マイクロホンで検出し、分析し、まくらにおいて不要な騒音に対応する逆騒音を生成し、不要な騒音を低減することによって、低減される。
【０００８】
米国特許第７，３１７，８０１号は、同じ場所に物理的に互いに隣り合って配置されている、単一の入力変換器（トランスデューサ）と出力作動装置（アクチュエータ）とを有するアクティブ音響ノイズ低減システムを記載している。ある実施態様において、入力変換器と出力作動装置とは、単一の要素によって表されるハイブリッドである。このアクティブノイズ低減システムは、ノイズ源のできるだけ近くに配置されて、ノイズ源に対する最小遅延と逆位相でアンチノイズキャンセレーション音波を発生させるように機能する。このノイズ低減システムは、また、非線形性補正回路と、遅延消去回路と、可変利得増幅器とを有している。このシステムは、可変利得増幅器の利得を変化させることによってシステムが発生させる静寂地帯のユーザー制御を提供する。
【０００９】
これらの展開にもかかわらず、ＡＮＣの分野においては、更なる改善、特に、ユーザーの快適性の向上とノイズ低減レベルの向上に対する強い需要がある。
【発明の概要】
【００１０】
概要
本技術分野には、ユーザーの身体に簡便に取り付けられ、かつ、ユーザーの身体から発せられるノイズを効果的に抑制し得る装着型装置の構築に使用可能な、ノイズキャンセリングソリューションの需要がある。従来、ノイズキャンセレーションの応用は、大抵、所定の静寂領域／位置について静寂領域を作り出すように設計されたノイズキャンセレーション装置によって、離れた位置または周囲環境からユーザーに向かって伝搬するノイズを軽減させることを目的としていた。即ち、ノイズキャンセレーションが得られる静かな位置／領域は、ノイズ源から遠く離れた遠隔地であった。これらのノイズキャンセレーション技術は、予め定められた静寂領域においては、ある程度はノイズを軽減させることができるが、ユーザーの身体から発せられる望ましくないノイズの、その「うるさい」ユーザーのごく近くにおけるキャンセレーションのための効果的なソリューションを提供しない。
【００１１】
本開示は、主としてユーザーによって装着される（例えば、ユーザーの顔面に取り外し可能に取り付けられる）ように設計され、かつ、ユーザーの身体のごく近くの（ユーザーの身体から数ｃｍ、例えば、８ｃｍより遠い）領域においてユーザーの身体から発せられる就寝中のいびき等の望ましくないノイズを効果的に低減する、小型の装着型アクティブノイズキャンセリング装置に関する。本発明者らは、身体のノイズは、身体のノイズが発せられるユーザーの身体部分の付近またはその上に取り付けられるように設計された、ノイズキャンセレーション装置によって効果的に抑制され得ることを見出した。したがって、本発明のボイスキャンセレーション装置は、身体部分の付近（または身体部分上）への配置用に設計され、好ましくは、該装置の１以上の音響センサが身体のノイズの発生源の付近に配置され、かつ、該装置の１以上の音響変換器が装置を支える身体部分上に配置されるようにして、それらが生成するノイズキャンセル音を該身体部分の表面に対して実質的に垂直、かつ、そこから離れる方向に向かわせるようにする。
【００１２】
本発明が提案するノイズキャンセレーション装置は、したがって、最大限のノイズ低減を提供するとともに、装着型（例えば、粘着パッチの形態）に、非進入型に、かつ便利に設計される。本発明者らは、ノイズキャンセレーション装置の音響変換器とセンサ（マイクロホン）の位置を決定するための新規な手法を構築した。本願において「サブ波長アクティブノイズキャンセレーション」ともいうこの手法は、軽減されるべきノイズの発生源（例えば、ユーザーの口、鼻、および／または喉）と音響変換器との間の距離と、軽減されるべき望ましくないノイズの周波数帯域と、ノイズキャンセレーション装置の望ましい軽減因子とを関連付ける。より具体的には、該手法は、アクティブノイズキャンセレーションシステムの構成要素（軽減されるべきノイズの周波数等）から独立した、本願において「サブ波長因子」と呼ぶ所定の関係を用いることを含む。望ましい軽減因子のために、適切なサブ波長因子が本願において供給されるグラフのプロットを用いて選択されてもよく、または、コンピュータシミュレーションによって計算されてもよい。これらのグラフのプロットは、多くの可能な実施態様に使用されてもよく、また、異なるタイプのノイズ源にも変化しない。軽減されるべきノイズの最小波長が与えられれば、選択されたサブ波長因子がノイズ源と音響変換器との間の最大距離を決定する。即ち、最大距離は、選択されたサブ波長因子にノイズの最小波長を乗じることによって得られる。
【００１３】
本願において、用語「包括的ノイズ低減（ｇｌｏｂａｌ  ｎｏｉｓｅ  ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）」とは、１以上の発生源に起因する、該発生源を囲むすべての空間における不要な音の軽減をいう。これは、限定された所定の離れた領域においてのみノイズを低減するのが典型である既存の手法とは対照的である。本発明者らは、特に、上述および後述のサブ波長アクティブノイズキャンセレーション手法によって実施されるとき、本発明のノイズキャンセレーション装置が身体のノイズの効果的な包括的ノイズ低減を提供することを見出した。
【００１４】
この手法を用いて、本発明者らは、人間のいびき、および／または身体が発するその他のノイズに対応する、１００Ｈｚ〜１０００Ｈｚの範囲の、そしてユーザーからの距離次第では３０００Ｈｚまでの、身体のノイズを低減するように特に設計されたアクティブノイズキャンセリング装置のためのいくつかの可能な実施態様を構築した。これは、約１７〜２０ｄＢの軽減因子（ａｔｔｅｎｕａｔｉｏｎ  ｆａｃｔｏｒ）を達成するように、身体のノイズの発生源から（即ち、ユーザーの鼻および／または口から）１〜７ｃｍに音響変換器を配置することを構成する。
【００１５】
さらに、本発明者らは、アクティブノイズキャンセリング装置をユーザーの身体部分に簡便に取り付けるいくつかの方法を構築した。
【００１６】
ある側面において、本発明は、ユーザーの身体から発せられるノイズパターン（いびき、歯ぎしり、寝言、激しい息遣い、胃の鳴る音、腸の鳴る音、胃腸内のガスの音、およびこれらの任意の組合せを含む身体のノイズ等をいうが、これに限定されない）を抑制するためのノイズキャンセレーション装置に向けられている。いくつかの実施態様において、ノイズキャンセレーション装置は、ユーザーの身体によって生成されるノイズパターンを感知し、かつ、それを示すノイズデータを発生させるための少なくとも１つのセンサと、該少なくとも１つのセンサが発生させたノイズデータを処理し、かつ、そこから（例えば、１００Ｈｚ〜１０００Ｈｚまたは１００Ｈｚ〜３０００Ｈｚの周波数帯域における身体のノイズを抑制するために）アンチノイズ信号を発生させるように構成され、かつ、動作可能であるノイズキャンセリング回路と、発生させたアンチノイズ信号から音声出力を生成するための少なくとも１つの音響変換器（スピーカ）とを有し、該ノイズキャンセレーション装置は、該ノイズパターンが発せられている身体部分の上に、またはこれに近接して、ユーザーの身体に取り付けられるように構成されている。
【００１７】
装置は、ノイズパターンが発せられている身体部分の付近かつその方向において、少なくとも１つのセンサを配置するように構成されていてもよい。装置は、装置が取り付けられている身体部分の表面に対して実質的に垂直な方向において、少なくとも１つの音響変換器によってアンチノイズ音が生成されるように配置されていてもよい。
【００１８】
いくつかの可能な実施態様において、装置は、間隔を置いた２以上の音響変換器を有する。例えば、そしてこれに限定されることなく、２以上の音響変換器は、ノイズパターンが発せられているユーザーの身体上の位置を囲む外周の周りに配置されていてもよい。
【００１９】
いくつかの可能な実施態様において、装置は、ペット／動物（例、犬）によって装着されるように設計されている。この場合、ノイズキャンセリング回路は、１００Ｈｚ〜１５００Ｈｚの周波数帯域におけるノイズを抑制するように構成され、かつ、動作可能であってもよい。
【００２０】
任意に、２以上の音響変換器は、異なる周波数応答を有していてもよい。この場合、ノイズパターンが発せられている身体部分に、高周波数応答を有する音響変換器がより近く位置するように装置を配置してもよい。
【００２１】
装置のノイズキャンセリング回路は、音響変換器の周波数応答を補償するように適応されていてもよい。追加的に、または代替的に、ノイズキャンセリング回路は、ノイズパターンが発せられている身体部分に対する少なくとも１つのセンサの位置を補償するように適応されていてもよい。いくつかの応用において、ノイズキャンセリング回路は、所望の複雑な周波数応答を提供するように適応されている、１以上のバイカッド（Ｂｉｑｕａｄ）回路を有していてもよい。
【００２２】
いくつかの可能な実施態様において、装置は、装置の所望の周波数応答を提供するように構成され、かつ、動作可能である処理ユニットを有していてもよい。
【００２３】
いくつかの応用において、センサは、ユーザーの皮膚からの音の振動を感知するためにユーザーの皮膚に取り付けられるように構成されている直接接触センサである。
【００２４】
ある応用において、装置は、ノイズパターンが発せられている身体部分からの少なくとも１つの音響変換器の距離が、（例えば、ノイズパターンの１００Ｈｚ〜１０００Ｈｚの周波数帯域における０．２のサブ波長因子に対応する）７ｃｍより小さいように配置されている。装置のこの配置は、約１０ｄＢのノイズパターンの最低限の軽減を効果的に提供し得る。他の可能な応用において、装置はノイズパターンが発せられている身体部分からの少なくとも１つの音響変換器の距離が、（例えば、ノイズパターンの１００Ｈｚ〜１０００Ｈｚの周波数帯域における０．１のサブ波長因子に対応する）３．５ｃｍより小さいように配置されていてもよい。この装置の配置は、約１７〜２０ｄＢのノイズパターンの最低限の軽減を効果的に提供し得る。
【００２５】
いくつかの実施態様において、装置は、少なくとも１つの音響変換器に音響的に連結され、かつ、そこから生成される音声信号を受け取って増強された強度を有する対応する信号を出力するように構成されている共鳴チャンバ（ｒｅｓｏｎａｎｃｅ  ｃｈａｍｂｅｒ）を有している。任意に、そしていくつかの実施態様において好ましくは、装置は、ユーザーの身体によって生成されるノイズパターンとアンチノイズ信号との間の８°以下の位相シフトを提供するように構成され、かつ、該アンチノイズ信号の大きさは、ユーザーの身体によって生成されるノイズパターンの大きさから約１〜７ｄＢ逸脱している。
【００２６】
いくつかの応用において、装置は、粘着パッチやノーズクランプ（鼻ばさみ）によって、あるいはユーザーの両耳または鼻から吊り下ることによって、あるいはこれらの手段の任意の組合せによってユーザーの身体に取り付けられるように構成されている。
【００２７】
本願の他の発明的側面において、上述または後述のノイズキャンセレーション装置を２以上有するノイズキャンセレーションシステムが提供され、該ノイズキャンセレーション装置の各々は単一のセンサと単一の音響変換器とを有し、該システムにおいて、該２以上のノイズキャンセレーション装置は、ノイズパターンが発せられている身体部分の付近に間隔を置いた関係で、ユーザーの身体に取り付けられるように構成されている。
【００２８】
ある変形態様において、ユーザーの身体によって生成されるノイズパターンを感知し、かつ、それを示すノイズデータを発生させるためのセンサと、２以上のノイズキャンセレーション装置であって、その各々が、センサが発生させたノイズデータを処理し、かつ、そこからアンチノイズ信号を発生させるように構成され、かつ、動作可能であるノイズキャンセリング回路と、発生させたアンチノイズ信号から音声出力を生成するための少なくとも１つの音響変換器とを有するものであるノイズキャンセレーション装置とを有するノイズキャンセレーションシステムが提供され、該システムにおいて、該２以上のノイズキャンセレーション装置は、ノイズパターンが発せられる身体部分の付近に間隔を置いた関係で、ユーザーの身体に取り付けられるように構成されている。任意に、そしていくつかの実施態様において好ましくは、センサがノイズキャンセレーション装置の１つに取り付けられている。例えば、そしてこれに限定されることなく、２以上のノイズキャンセレーション装置の少なくとも１つとセンサとは、粘着パッチやノーズクランプによって、あるいはユーザーの両耳から吊り下げて、あるいはこれらの手段の任意の組合せによってユーザーの身体に取り付けることができるように構成されている。
【００２９】
本発明の更に他の発明的側面は、対象の身体から発せられるノイズパターンを抑制するための方法に向けられている。この方法は、ノイズパターンを感知し、かつ、それを示すノイズデータを発生させることと、ノイズデータを処理し、かつ、そこからアンチノイズ信号を発生させることと、発生させたアンチノイズ信号から、対象の身体の表面に実質的に垂直な方向に音声出力を生成することとを有する。１以上の音響変換器が、ノイズパターンが発せられるユーザーの身体上の位置から所定の距離内で音声出力を生成するために使用されてもよい。この所定の距離は、好ましくは、ノイズパターンの最小波長に基づいて決定される。
【００３０】
任意に、そしていくつかの実施態様において好ましくは、所定の距離とノイズパターンの最小波長との間の比率は、０．５に等しいかまたはこれ未満である。代替的に、所定の距離とノイズパターンの最小波長との間の比率は、０．２に等しいかまたはこれ未満である。
【００３１】
この方法は、いくつかの実施態様において、ノイズパターンを感知するために、少なくとも１つのセンサを該ノイズパターンが発せられる対象の身体部分の付近に配置することを有する。
【００３２】
図面の簡単な説明
本発明を理解し、それが実際にどのように実施され得るかを確認するために、添付の図面を参照して、非限定的な単なる例示を示しつつ実施態様を説明する。図面に示す特徴は、反対の意図が明示されない限り、本発明のいくつかの実施態様の例を示すに過ぎないものである。図面には類似の参照符号を使用して対応する部分を示す。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】図１は、ノイズキャンセレーション装置の可能な実施態様と、それがユーザーによって装着され得る方法を示す図である。
【図２】図２は、いくつかの可能な実施態様に従ういくつかのラウドスピーカの構成について、ラウドスピーカの距離に応じた最大達成可能ノイズ低減のグラフのプロットを示す。
【図３−１】図３Ａ〜図３Ｃは、可能な実施態様に従うノイズキャンセレーション装置の制御回路のブロック図であり、このうち、図３Ａは、制御回路の概略図であり、図３Ｂは、フィルタユニットのアナログ回路実装を示し、図３Ｃは、フィルタユニットのデジタル回路実装を示す。
【図３−２】図３Ａ〜図３Ｃは、可能な実施態様に従うノイズキャンセレーション装置の制御回路のブロック図であり、このうち、図３Ａは、制御回路の概略図であり、図３Ｂは、フィルタユニットのアナログ回路実装を示し、図３Ｃは、フィルタユニットのデジタル回路実装を示す。
【図３−３】図３Ａ〜図３Ｃは、可能な実施態様に従うノイズキャンセレーション装置の制御回路のブロック図であり、このうち、図３Ａは、制御回路の概略図であり、図３Ｂは、フィルタユニットのアナログ回路実装を示し、図３Ｃは、フィルタユニットのデジタル回路実装を示す。
【図４】図４は、フィルタユニットのデジタル回路実装を用いる、制御回路の他の可能な実装のブロック図である。
【図５】図５Ａおよび図５Ｂは、いくつかの実施態様に従うノイズキャンセレーション装置を使用して得られたノイズ軽減の例を示し、このうち、図５Ａは、可能な実施態様に従うノイズキャンセレーション装置がある場合とない場合の、録音されたいびき音のスペクトルのグラフのプロットを示し、図５Ｂは可能な実施態様を使用して得られたノイズキャンセレーション実験の結果を示す。
【図６】図６は、４個のラウドスピーカを利用するノイズキャンセレーション装置の可能な実施態様を示す図である。
【図７】図７は、ユーザーの喉上に配置するように構成されている、ノイズキャンセレーション装置の更に他の可能な実施態様を示す図である。
【図８−１】図８Ａ〜図８Ｄは、ノイズキャンセレーション装置の可能な実施態様とユーザーの身体への取付方法を示し、このうち、図８Ａは、ユーザーの鼻の両側でユーザーの口の上側に取り付けるように構成されている２つのノイズキャンセレーションユニットを用いる可能な実施態様を示し、図８Ｂは、ユーザーの鼻の下でユーザーの口の上側に取り付けるように構成されている単一のノイズキャンセレーションユニットを用いる可能な実施態様を示し、図８Ｃは、粘着パッチの形態でユーザーの身体部分の上に取り付けるように構成されている１以上のノイズキャンセレーションユニットを用いる可能な実施態様を示し、そして図８Ｄは、図８Ｃに示す構成の粘着パッチの可能な実施態様を示す。
【図８−２】図８Ａ〜図８Ｄは、ノイズキャンセレーション装置の可能な実施態様とユーザーの身体への取付方法を示し、このうち、図８Ａは、ユーザーの鼻の両側でユーザーの口の上側に取り付けるように構成されている２つのノイズキャンセレーションユニットを用いる可能な実施態様を示し、図８Ｂは、ユーザーの鼻の下でユーザーの口の上側に取り付けるように構成されている単一のノイズキャンセレーションユニットを用いる可能な実施態様を示し、図８Ｃは、粘着パッチの形態でユーザーの身体部分の上に取り付けるように構成されている１以上のノイズキャンセレーションユニットを用いる可能な実施態様を示し、そして図８Ｄは、図８Ｃに示す構成の粘着パッチの可能な実施態様を示す。
【図９−１】図９Ａ〜図９Ｃは、図８Ａに示すノイズキャンセレーション装置の可能な実施態様の概略図であり、このうち、図９Ａおよび図９Ｂは、それぞれ、ユーザーの顔面に取り付けられた装置の正面図と側面図であり、図９Ｃは、装置内部の構成要素の配置を示す装置の断面図である。
【図９−２】図９Ａ〜図９Ｃは、図８Ａに示すノイズキャンセレーション装置の可能な実施態様の概略図であり、このうち、図９Ａおよび図９Ｂは、それぞれ、ユーザーの顔面に取り付けられた装置の正面図と側面図であり、図９Ｃは、装置内部の構成要素の配置を示す装置の断面図である。
【図１０】図１０は、動物に取り付けられるように構成されているノイズキャンセレーション装置の可能な実施態様の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
実施態様の詳細な説明
本発明は、身体のノイズ源に近接して、ユーザーの身体部分に取り付けるように構成され、かつ、そこから発せられるノイズを効果的に軽減するように構成されている装着型ノイズキャンセレーション装置を提供する。本願において説明し、かつ図示するように、本発明のノイズキャンセレーション装置は、装置が取り付けられる身体部分から離れる方向に放射状に伝搬し、かつ、ユーザーの身体から発せられるノイズにその身体の付近において消去的に干渉するように構成されるアンチノイズ信号を発生させるように設計されている。このようにして、ユーザーから発せられる身体が発するノイズは、ユーザーの近位の環境において身体が発するノイズが効果的に減少／相殺される、ユーザーの身体から少なくとも８ｃｍの距離において大幅に軽減される。
【００３５】
本願の装着型ノイズキャンセレーション装置１７の可能な実施態様は、図１に例示される。この非限定的な実施例において、ノイズはユーザーの身体１９から発せられ、その発生源は主として口１０である。このノイズは、ユーザーの口１０付近（例、口から約１〜７ｃｍ）に位置するマイクロホン（本願において「音響センサ」ともいう）１３によって検出され、装置のユニット間を接続する支持要素１４に位置する電子制御回路（図３Ａおよび図４における１４’）によって分析される。制御回路１４’は、ユーザーの顔面の両側面上（例、ユーザーの口１０または鼻の両側、またはユーザーの両頬の上）に配置されて、マイクロホン１３から受け取ったノイズから発生させるアンチノイズを生成するために使用される２つのラウドスピーカ（本願において「音響変換器」ともいう）１１および１２に接続されている。制御回路１４’は、アンチノイズを発生させ、ノイズ源からのラウドスピーカやマイクロホンの距離、使用されるラウドスピーカの数、該ラウドスピーカの周波数応答等の使用される具体的な実施態様の特性を考慮して、そのアンチノイズを調整する。
【００３６】
図１に示すように、マイクロホン１３の配向は、ユーザーの口１０の方向に、そこから生成されるノイズの受信が最大となるように設定される。スピーカ１１および１２は、それらが配置される身体部分の表面に実質的に垂直、かつそこから離れる方向において、出力された反対の音をユーザーの口／顔面から離れる（半径）方向に向けるようにユーザーの顔面上に配置される。
【００３７】
この非限定的な実施例において、支持要素１４は、制御回路１４’を収納する役割と、ユーザーの鼻の上に架かるメガネのブリッジと同様の、ユーザーの顔面に装置１７を取り付ける手段としての役割の両方を果たし、また更に制御回路１４’とスピーカ１１および１２との間、およびマイクロホン１３との間を電気的に接続するために構成されている。ただし、支持要素１４は、図１に例示される以外の他の位置への配置のために構成されていてもよいことが留意される。例えば、そしてこれに限定されることなく、支持要素１４は、ユーザーの口１０の上側または下側に位置していてもよい。ノイズキャンセレーション装置１７を取り付けるための他の方法、例えば粘着パッチによってユーザーの皮膚に装置１７を取り付けること等もまた可能である。この非限定的な実施例においてマイクロホン１３はラウドスピーカ１１に取り付けられて示されているが、他のラウドスピーカ１２、または制御回路１４のブリッジ要素に同じように取り付けられていてもよい。任意に、２つの（またはそれ以上の）マイクロホン１３が、間隔を置いた関係においてユーザーの口の付近に配置されて（例えば、それぞれが複数のラウドスピーカのうちの１つに取り付けられ、かつ、ユーザーの口１０の方向に配向されて）、ノイズキャンセレーション装置において使用される。
【００３８】
理想的な（即ち、全てのノイズの完全な排除を達成するための）ノイズキャンセレーションは、ラウドスピーカがノイズ源と同じ位置に配置されることを要する。しかし実際には、ユーザーにもたらす不快感が強すぎるのでこれは実現不可能である。また、ノイズ源から遠すぎるところにラウドスピーカを配置すると、ノイズとアンチノイズとの干渉が建設的となる場所と消去的となる場所において、それぞれ、喧噪領域と静寂領域とを作ることになる。包括的ノイズ低減を達成するためには、そのような喧噪領域は許容され得ない。
【００３９】
本発明者らは、以下、本願において「サブ波長ＡＮＣ」と呼ぶ新規なＡＮＣ概念を開発した。本発明のサブ波長ＡＮＣの概念に従えば、望ましくない身体のノイズを効果的に軽減するために、アンチノイズ音の出力に使用されるラウドスピーカが、ノイズの発生源（例、ユーザーの口１０）から、装置によって軽減されるべき望ましくないノイズの波長より小さい距離（例、ノイズの最小波長より小さい、ユーザーの口１０とラウドスピーカ１１および１２の各々との間の距離である）に配置される。例えば、そしてこれに限定されることなく、ユーザーの大抵の身体音（典型的には１００Ｈｚ〜１ＫＨｚの範囲の周波数を有する）を実質的に抑制するために、各々のラウドスピーカとユーザーの口１０との間の距離は、約１〜７ｃｍに設定されてもよい。本発明のサブ波長ＡＮＣアプローチは、従来のＡＮＣの喧騒領域と静寂領域を回避し、これにより、包括的ノイズ低減を提供する。ラウドスピーカをノイズ源に対して対称に配置することも、ノイズ低減を向上させる役割を果たす。
【００４０】
図２は、ノイズ源とラウドスピーカとの間の距離（Ｄ）とノイズの波長（λ）の比率の関数としての、最大達成可能ノイズ低減レベルを表すグラフのプロットを示す。３つの構成の結果が次のように示されている。プロット２１はスピーカ１個の構成（例、図１に示す実施態様でラウドスピーカ１２を接続しないもの）を表し、プロット２２は（図１に示すような）スピーカ２個の構成を表し、プロット２３は（図６に例示される）スピーカ４個の構成を表す。
【００４１】
サブ波長因子Ｄ／λは、最大達成可能ノイズ低減を決定する。例えば、そしてこれに限定されることなく、図２におけるスピーカ２個のプロット２２を参照すると、少なくとも１７ｄＢのノイズ低減を得るには、Ｄ／λ≦０．１ａのサブ波長因子が要求される（例えば、１０００Ｈｚまでのノイズ周波数にはＤ＜３．５ｃｍ）。１０ｄＢの低減で十分であれば、サブ波長因子はＤ／λ≦０．２でもよい（例えば、１０００Ｈｚのノイズ周波数にはＤ＜７ｃｍ）。いくつかの実施態様において、これが主パラメータであり、これに従い、ラウドスピーカとノイズ源との間の距離が決定される（即ち、対象の周波数帯域における最短波長が距離を決定する）。
【００４２】
ある非限定的な実施例において、使用されるラウドスピーカは同一のものでなくてもよい（即ち、異なる周波数応答を有する）。そのような場合、図２に示される結果は、良好な高周波数応答を有するスピーカの方を良好な低周波数応答を有するスピーカよりも口に近く配置することが有利であることを示す。この概念を用いれば、都合のよい設計を維持しつつ、全般的な周波数応答の向上が達成され得る。
【００４３】
マイクロホン１３は、エレクトレットマイクロホンのような小型のマイクロホン装置の１種であってよい。これらのタイプのマイクロホンは、典型的には数ミリのサイズであり、本願において記載するような小型の装着型装置に適している。そのような装置の非限定的な例は、例えばＰｒｏ−Ｓｉｇｎａｌ社製のＡＢＭシリーズのマイクロホンである。ラウドスピーカ１２，１３は、携帯電話やスマートフォンの応用において使用されるものと同様の小型スピーカの１種であってもよい。そのような装置の非限定的な例は、ＨＴＣ社製のＢｏｏｍＳｏｕｎｄスピーカである。小型のラウドスピーカを使用することは２つの目的に寄与する。ＡＮＣシステムの最大の要素は通常ラウドスピーカであるが、これに小型のものを使用することで装置をコンパクト化することを可能にし、装着型応用に適するようにすることができる。また、スピーカが非常に小型であるから、低指向性でもある。即ち、広い角度範囲において音を伝搬させる。これは、効率のよいノイズ低減が達成される範囲を改善することに寄与する。
【００４４】
図１に例示されるような可能な実施態様において、ラウドスピーカ１１および１２は、関連する周波数帯域（人間のいびきについて、１００Ｈｚ〜１０００Ｈｚ）において、平均的なケースよりもはるかに良い約１７．５ｄＢという最悪のケースのノイズ低減に対応する、ユーザーの口１０から３ｃｍに配置され得る。図６に例示されるスピーカ４個の構成１７Ａは、ノイズ源（即ち、ユーザーの口１０）の周りに４個のラウドスピーカ（６０、６２、６３および６５）を対称に配置させることによって、さらに良好なノイズ低減を提示する。これは、追加のハードウェアの費用を要するが、スピーカ２個の構成に比べておよそ５ｄＢ多くノイズ低減を提供する。
【００４５】
図３Ａ〜図３Ｂは、いくつかの可能な実施態様に従う制御回路１４’のブロック図を示す。マイクロホン１３によって検出された信号は、前置増幅器（プリアンプ）３１によって増幅され、等化フィルタ３２を通過する。本発明のサブ波長ＡＮＣアプローチ（即ち、ラウドスピーカ１１および１２とノイズ源との間の距離がノイズの波長よりも小さくなるように設定すること）は、複数の補正マイクロホンを要さず、大幅にフィルタ設計を簡素化させる。フィルタの最終目標は、対象の周波数帯域全体を通してアンチノイズ信号の平坦な位相と振幅応答を提供し、かつ、アンチノイズの適切な振幅と位相を設定することである。また、対象範囲の外側の周波数で新たなノイズを発生させないことが重要である。これを達成するため、フィルタが以下の役割を果たすことが要求される。ラウドスピーカ１２および１３の周波数応答を補償すること、ラウドスピーカの数を考慮すること、および、マイクロホンの位置を補正すること、である。第１の役割は、ラウドスピーカの周波数応答の逆の周波数応答のフィルタを設計することによって達成される。ラウドスピーカの周波数応答をフィルタの周波数応答とカスケード接続することで、平坦な周波数応答を提供する。
【００４６】
ラウドスピーカの数は、フィルタ利得を決定する。一般に、理想的なパフォーマンスが達成されるのは、ノイズの振幅が総アンチノイズ（即ち、全てのラウドスピーカによって生成されたアンチノイズを合わせたもの）の振幅に等しいときである。したがって、いくつかの実施態様において、ラウドスピーカの数がＮであれば、フィルタの利得は１／Ｎとなる。この数のわずかな変化を全体的な応答の最適化に使用し得る（例えば、ノイズ源からより大きな距離にマイクロホンを配置することによって生じた僅かな信号の減少を補償することによって）。また、フィルタは、音波がノイズ源からマイクロホンまで移動する間に蓄積される位相を補償しなければならない。これは、いくつかの実施態様において、マイクロホンからユーザーの口までの距離に比例する負の群遅延（ｎｅｇａｔｉｖｅ  ｇｒｏｕｐ−ｄｅｌａｙ（ＮＧＤ））を提供する、負の群遅延回路３５によって達成される。負の群遅延回路３５は、本質的に、口からマイクロホンまでの距離の効果を解決し、マイクロホンの正確な位置の重要性を低くする（ただし、口の近くにした方が、要求される群遅延回路を簡素化し、かつ信号の質を改善するのでやはり有利である）。
【００４７】
これらの３つの目標は、関連する効果の全てを考慮する１個の補正フィルタユニット３２を使用して達成され得る。補正フィルタ３２の要件（ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ）は、その具体的な実装と無関係であり、したがって、アナログまたはデジタルのいずれの装置としても実装され得る。図３Ｂおよび図３Ｃは、それぞれ、フィルタ３２の２つの可能な実施態様であるアナログ実装３２Ａおよびデジタル実装３２Ｄを示す。図３Ｂに例示されるアナログ版３２Ａは、所望の伝達関数を達成するための複数の演算増幅器（ＯＡ）と、抵抗器（Ｒ１、Ｒ２、…）と、コンデンサ（Ｃ１、Ｃ２、…）との接続に基づいている。ある非限定的な実施例において、これらの構成要素はＴｏｗ−Ｔｈｏｍａｓのバイカッド構成４０の形式に接続されるが、これは回路の周波数応答の万能な設計を可能にする。そのようないくつかの回路をカスケード接続して任意に複雑な周波数応答を達成し得る。図３Ｃに例示されるデジタル実装３２Ｄは、マイクロホン（１３）からの増幅（増幅器３１からの）信号をデジタル領域に変換するために使用されるアナログ／デジタル変換器（ＡＤＣ）４１と、必要な周波数応答をマイクロホンから得たデジタル信号に適用するマイクロプロセッサ４２と、ラウドスピーカを介する出力のためにデジタル信号を翻訳してアナログ領域に戻すデジタル・アナログ変換器（ＤＡＣ）４３とから成る。
【００４８】
再び図３Ａを参照すると、フィルタ３２に続いて、電力増幅器３３が使用されてスピーカ１１および１２を駆動しているが、その利得は信号における電力の変動を補償するように調整されていてもよい。この実施態様のための重要な要件は、回路の小型化である。全てのアクティブ回路要素３１、３２、３３と、電源３４とが制御回路１４内に配置され、コンパクトかつ都合のよい設計を達成する。小型のバッテリーがコンパクト化の実現に不可欠であるため、低電力消費もまた優先順位が高い。
【００４９】
図４は、図３Ｃに示すようなデジタルフィルタ実装３２Ｄを用いる制御回路１４’の他の可能な実施態様を示す。この実施態様において、マイクロホン１３が受信した信号は、受信信号の低周波数成分をフィルタしてノイズを除去し、かつ、エイリアシング（ａｌｉａｓｉｎｇ）効果を防止するために高周波数成分もフィルタするように構成されている、アナログ（またはデジタル）バンドパスフィルタ（ＡＢＦ／デジタルフィルタ、例えば、１次のベッセルフィルタ）４５を通る。この場合、デジタルフィルタユニット３２Ｄは、さらに、アナログバンドパスフィルタ４５によって導入され、フィルタユニット３２Ｄの時間遅延によって生ずる位相シフトを補償するように構成される。
【００５０】
いくつかの実施態様において、デジタルフィルタ３２Ｄは、システムの伝達関数（例、ノイズ源からマイクロホンまでの距離、マイクロホン、増幅器、回路基板、および／またはスピーカによって導入される遅延および、および／または歪みに関連する伝達関数の要素を含む）および／または共鳴チャンバ等の伝達関数を補償するように構成され、かつ、受信したノイズ信号の位相を１８０°シフトするように設計されている、無限インパルス応答（ＩＩＲ）フィルタとして実装されている。このように、完全／最大のキャンセレーションを提供するために、フィルタの伝達関数（Ｈｔａｒｇｅｔ（ｆ））は、以下の要件を満たすべきである。
2018506064.tif 000003
上記式において、Ｈｓｐｅａｋｅｒ−ｍｉｃ（ｆ）は、装置において使用されているスピーカとマイクロホンの伝達関数であり、τは、装置のデジタル要素の遅延時間である。このようにして、入力信号と出力信号との間の比率は、振幅において実質的に｜１｜であり、これにより、装置の出力における高音量と１８０°の位相シフト、即ち、位相の反転とを提供する。デジタルＩＩＲフィルタは、従って、有限インパルス応答（ＦＩＲ）フィルタ実装に比べて数学的演算とデジタルメモリ資源の要求が大幅に少ないので、いくつかの実施態様における好ましい候補である。それゆえ、ＩＩＲフィルタは、リアルタイムのシステムにより適していること、および、デジタルコンポーネントの最小の時間遅延を提示することが理解される。ただし、いくつかの実施態様においては、装置は、安定性向上のためにＦＩＲフィルタを使用して実装されることが留意される。
【００５１】
図５Ａおよび図５Ｂは、図３および図４に例示される制御回路を使用して得られた試験結果を示す。図５Ａは、録音されたいびき音のスペクトルとともに得られたシミュレーション結果のグラフのプロットを示し、図中、プロット５０は、ノイズキャンセリングシステムを使用しないオリジナルスペクトルであり、プロット５１は、ノイズキャンセリング装置１７が使用されていびきのノイズ５０を抑制した後の音のスペクトルである。図５Ｂは、図９Ｃに示すノイズキャンセレーション装置の実施態様を使用して行った試験において得られた、録音されたいびき音のスペクトル５５と軽減された音のスペクトル５６を示す。本発明者らが行った実験は、マイクロホンが捕捉した身体が発するノイズと装置が発生させたアンチノイズ信号との間に８°未満の位相シフト（即ち、身体が発するノイズと装置が発生させるアンチノイズとの間の位相シフトが１７２°〜１８８°の範囲内）が得られ、かつ、発生させたアンチノイズ信号の音量（即ち、出力信号の大きさ）が身体が発するノイズから約１〜７デシベル逸脱するときに最適なノイズキャンセレーション結果が達成され得ることを示していたので、キャンセレーションは効果的であろう。
【００５２】
実施態様において、発生させたアンチノイズ信号の音量は身体が発するノイズから約１〜７デシベル逸脱し、かつ、マイクロホンが捕捉した身体が発するノイズと装置が発生させたアンチノイズ信号との間の位相シフトは１０°以下（即ち、身体が発するノイズと装置が発生させたアンチノイズとの間の位相シフトが１７０°〜１９０°の範囲内）、または１２°以下（即ち、身体が発するノイズと装置が発生させたアンチノイズとの間の位相シフトが１６８°〜１９２°の範囲内）である。また、いくつかの実施態様において、身体が発するノイズとアンチノイズ信号との間の位相シフトは８°、１０°または１２°までであり、発生させたアンチノイズ信号の音量は身体が発するノイズから約１〜７デシベル逸脱している。
【００５３】
ノイズキャンセレーション装置の他の可能な実施態様（図８Ｃに例示される）は、２以上の別個のサブシステムに基づくものであり、各サブシステムは、1個のラウドスピーカと、1個のマイクロホン１３と、制御回路１４’とを有している。これは、より多くの構成要素の費用を要するが、設計により高い柔軟性を与えるので、ラウドスピーカ（複数）を互いから独立させて配置する際により高い自由度を可能にする。また、この実施態様は、必要に応じてさらなるラウドスピーカの追加も可能にするので、（図６に示すスピーカ４個の構成において記載したような）より良いノイズレベル低減が得られる。この実施態様を使用するとき、別個のノイズキャンセレーション装置の各々が、それぞれ粘着パッチによってユーザーの顔面に取り付けられていてもよい。
【００５４】
更に他の可能な実施態様に従えば、ノイズキャンセレーション装置は、ユーザーの喉の上にラウドスピーカを配置するように構成されている。この可能な実施態様は、ユーザーが発する喉がゴロゴロと鳴るような音等の（上述の実施態様において例示された口や鼻ではなく）、喉から発せられる低周波数の音を有利に除去する。そのような実施態様１７Ｂが図７に例示されており、これはネックレスのような構成でユーザーが装着する２以上のラウドスピーカ（７１、７２）から成る。マイクロホン７０は、図１に示すマイクロホン１３のような標準的なマイクロホンでもよく、また、空気を伝うのではなく皮膚組織を伝う音の振動を感知するためにユーザーの皮膚に取り付けられる直接接触マイクロホンでもよい。直接接触型を選択する場合は、システムの信号収集の向上という利益を有するが、これは直接接触マイクロホンによって検出される信号がユーザーによって発せられるものに限られ、ユーザーの周辺によるものではないためである。この非限定的な実施例において、マイクロホン７０は、ある程度、喉に沿った中央線（例、ユーザーの顎の下方）上に位置し、ラウドスピーカ７１および７２は、ユーザーの喉の側方に向けて配置される。
【００５５】
言うまでもないことであるが、本発明のノイズキャンセレーション装置１７は、望ましくないノイズが発せられ得る任意の身体部分／器官に同じように取り付けてもよい。従って、本発明の実施態様は、ユーザーの胃、腸および／または肛門によって生成される身体のノイズを大幅に軽減／キャンセルするように使用され得る。この目的のため、ノイズキャンセレーション装置の実施態様は、ユーザーの腹部の上部、中部および／または下部の上、および／またはユーザーの臀部の上に配置されるように構成されていてもよい。
【００５６】
上述のように、ＡＮＣ装置をユーザーに取り付ける多くの可能な方法がある。コンパクトかつ便利な設計が、ユーザーの快適性を保証するために必要である。図８Ａ〜図８Ｃは、可能な取付けの方法と装置の設計を説明している。図８Ａにおいて、眼鏡様のクランプの設計が示されており、図中の取付けの方法は、ユーザーの鼻の周りに配置されたクランプ／支持要素（１４）利用している。図８Ｂは、吊り下げ型の取付け方法を示しており、図中の装置はユーザーの両耳から吊り下げられている。図８Ｃは、１以上の粘着パッチによる取付け方法を示している。言うまでもなく、これらの可能な設計の各々は、複数のラウドスピーカの使用も含めて、（図１および図５〜図７に示す）上述の実施態様の各々に適合させ得る。
【００５７】
図８Ｄは、図８Ｃに示す粘着パッチの構成の可能な実施態様を示している。この非限定的な実施例において、制御回路１４’は、ユーザーの身体部分への取付けのために、１層以上の粘着性材料２８が外周縁に設けられた膜２７の下に配置されている。膜２７は、制御回路１４’が発生させたアンチノイズ信号が通過する通路に適した薄い、および／または穴あきのフィルム／膜から作られていてもよい。
【００５８】
図９Ａ〜図９Ｃ（ユーザーの顔面の）左右に、ノーズブリッジ１７ｎによって接続されたローブ（ｌｏｂｅ；丸みのある平坦な形状の部分）１７ｒおよび１７ｆを有する山型のユニットとして実装されるノイズキャンセレーション装置１７の可能な実施態様の概略図である。図９Ａおよび図９Ｂに示すように、左右のローブ１７ｒおよび１７ｆは、それぞれ、左右の目の下方で、ユーザー１９の鼻の両側に配置されるように構成されている。
【００５９】
ノイズキャンセレーション装置１７の断面図である図９Ｃに示すように、左右のローブ１７ｒおよび１７ｆの各々は、それぞれ、ラウドスピーカ１１および１２と、少なくとも１つのバッテリー９７ｒおよび９７ｆと、共鳴チャンバ９６ｒおよび９６ｆとを収納するように構成されている。右側のローブ１７ｒは、さらに制御ユニット３２とマイクロホン１３とを有し、また、左のローブは、さらに電力増幅器３３を有する。ノーズブリッジを貫通する電線９９を使用して左右のローブ１７ｒおよび１７ｆ内に配置されている電気部品の間を電気的に接続する。電線９９を使用して、右側のローブ１７ｒ内の制御ユニット３２が発生させたアンチノイズ信号を右側のローブ内に位置する電力増幅器３３に伝達したり、また、電力増幅器３３が発生させた増幅アンチノイズ信号を左右のローブ内に位置するラウドスピーカ１１および１２のそれぞれに伝達するために使用したりしてもよい。
【００６０】
共鳴チャンバ９６ｒおよび９６ｆの各々は、それぞれのラウドスピーカ１１および１２に音響的に連結され、装置１７の電気部品に占領されていない対応するローブの体積的区分を有している。任意に、そしていくつかの実施態様において好ましくは、共鳴チャンバ９６ｒおよび９６ｆの各々の体積は、ラウドスピーカが発生させる信号を共鳴によって増幅するように、約０．５〜０．９ｃｃに設定され、また、いくつかの他の実施態様においては、０．７〜１．３ｃｃに設定されている。より具体的には、共鳴チャンバの内面は、音波が共鳴チャンバに入ると定常波効果における低損失でそのチャンバ内で前後に跳ね返るように、音波を反射するように構成されている。更なる波エネルギーは、共鳴チャンバに入ると定常波と合体してそれを強化し、これにより、その強度を増加させる。
【００６１】
共鳴チャンバ９６ｒおよび９６ｆの各々は、それぞれのスピーカ１１および１２に音響的に連結されている開口を有する密閉された空間を規定し、その開口から音波が入り、かつ共鳴効果を作り出す内壁を跳ね返った後に出てゆく。それゆえ、共鳴チャンバ９６ｒおよび９６ｆが作られる材料、特に実際の内壁の材料（または、その上に適用される１以上のコーティング層の材料）、その形状と開口の位置も、内壁（または被覆）の仕上げ（多孔性）と同様に、生成されて最終的に得られる音を最適化するように構成される因子である。このようにして、改善されたスピーカの感受性が得られ、かつ、装置によって消費される電力が大幅に低減される。この装置設計により、より小さなバッテリーが装置の電力に使用され得るので、装置の小型化が可能になる。
【００６２】
ノイズキャンセレーション装置１７のローブおよび／またはノーズブリッジは、任意の適切な製造方法（例、３Ｄプリント、成形プレス等）を用いて、任意の適切な弾性、可撓性、または非弾力／可撓性、および／または医療グレードの材料から製造され得る。
【００６３】
上述の原理に基づくノイズキャンセレーション装置は、人間以外のユーザー、特に、ペット／犬にも適合させ得る。図１０は、犬が吠える声を抑制するように設計されたノイズキャンセレーション装置１７ｃの可能な実施態様を例示する。この非限定的な実施例において、ラウドスピーカ９１とマイクロホン９２とが犬の口輪９３上に配置されている。ノイズキャンセレーション装置は、上述の方法と同様に動作し、位置決めと複数のラウドスピーカというＡＮＣサブ波長アプローチと同一の原理の恩恵を受ける。ノイズキャンセレーション装置１７ｃは、吠える声の周波数帯域（典型的には約１００〜１５００Ｈｚ）も含めた、犬によって発せられるより高いノイズ電力に適合される。これらのパラメータを犬の種類や大きさに従ってカスタム化することもまた可能である。
【００６４】
上述のように、そして図に例示されるように、本発明のノイズキャンセレーション装置は、望ましくないノイズの発生源である身体部分（例、ユーザーの口または喉）の付近（またはその上）においてユーザーの皮膚に取り付けられるように構成されている粘着パッチの形態で実装され得る。特に、本発明のノイズキャンセレーション装置は、望ましくないノイズを発している身体部分の付近かつその方向において少なくとも１つのマイクロホンを配置させ、かつ、装置によって抑制されるべき望ましくないノイズの最小波長よりも短い、ノイズ源からの所定の距離内において、アンチノイズを出力させるための少なくとも１つのラウドスピーカを配置させるように設計されている。この少なくとも１つのラウドスピーカは、ユーザーの身体またはユーザーの器官の中心軸（または点）に対する半径方向、またはノイズキャンセレーションが取り付けられている身体部分の表面に実質的に垂直な方向に、生成されたアンチノイズを向ける（即ち、ユーザーの身体部分または器官（例、頭部、頸部等）の表面から離れる方向にアンチノイズを向ける）ように、ユーザーの身体に取り付けられる。
【００６５】
本発明の特定の実施態様が説明されたが、当業者は、特に上述の教示に鑑みて変更をなし得るのであるから、本発明は説明されたものに限定されないことが理解される。上述の手法の複数を用いれば、本発明は極めて多様な方法で実施され得ること、そして、それらの全てが本発明の範囲を超えることなく実施され得ることを当業者は理解するであろう。
【図１】
2018506064.tif 000004
【図２】
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【図３−１】
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【図３−２】
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【図３−３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８−１】
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【図８−２】
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【図９−１】
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【図９−２】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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