特開 2023-153700 音響システム、及びイヤホン

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023153700

(43)【公開日】2023-10-18

(54)【発明の名称】音響システム、及びイヤホン

(51)【国際特許分類】

   G10K 15/00 20060101AFI20231011BHJP

   H04R 1/10 20060101ALI20231011BHJP

【ＦＩ】

G10K15/00 L

H04R1/10 104Z

H04R1/10 104B

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022063116

(22)【出願日】2022-04-05

(71)【出願人】

【識別番号】308036402

【氏名又は名称】株式会社ＪＶＣケンウッド

(74)【代理人】

【識別番号】100103894

【弁理士】

【氏名又は名称】家入 健

(72)【発明者】

【氏名】井手上 涼

(72)【発明者】

【氏名】下条 敬洋

【テーマコード（参考）】

5D005

【Ｆターム（参考）】

5D005BA13

5D005BB00

(57)【要約】

【課題】適切に伝達特性を測定することができる音響システム、及びイヤホンを提供する。
【解決手段】本実施の形態にかかる音響システムは、イヤホン４３と、処理装置３０１と、を備え、イヤホン４３は、ハウジング２１０から前方側に延びており、外耳道内の音をマイク２３０に伝達する音導管２３１と、を備えている。処理装置３０１は、収音信号の周波数特性を取得する周波数特性取得部３２１と、音導管２３１のチューブ特性を打ち消す処理を行う第１補正処理部３３１と、耳道共振特性を補正する第２補正処理部３３３と、補正後の周波数特性に基づいて、逆フィルタを生成する逆フィルタ生成部３４０と、を備えている。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

音声信号を出力するドライバユニットと前記ドライバユニットの前方側に配置されたマイクとを備え、ユーザの耳に装着されるイヤホンと、
前記マイクで収音された収音信号に対して処理を行う処理装置と、を備えた音響システムであって、
前記イヤホンは、
前記マイク及びドライバユニットを収容するハウジングと、
前記ハウジングから前方側に延びており、前記ドライバユニットから出力される出力信号を伝達する音筒と、
前記ハウジングから前記前方側に延びており、外耳道内の音を前記マイクに伝達する音導管と、を備え、
前記処理装置は、
前記ドライバユニットから出力される測定信号を生成する測定信号生成部と、
前記マイクで収音された収音信号を取得する収音信号取得部と、
前記収音信号の周波数特性を取得する周波数特性取得部と、
前記音導管のチューブ特性を打ち消す処理を行う第１補正処理部と、
耳道共振特性を補正する第２補正処理部と、
補正後の周波数特性に基づいて、逆フィルタを生成する逆フィルタ生成部と、を備えた音響システム。

【請求項2】

前記イヤホンは、
前記音筒が嵌め込まれるイヤーピースを備え、
前記イヤーピースは、前記音筒が設けられる第１貫通穴と、前記音導管が設けられる第２貫通穴と、を備えている請求項１に記載の音響システム。

【請求項3】

前記音導管が後方側に向かうにつれて徐々に拡がるホーン形状となっている請求項１、又は２に記載の音響システム。

【請求項4】

前記マイクがノイズキャンセル用のフィードバックマイクである請求項１に記載の音響システム。

【請求項5】

ハウジングと、
前記ハウジングに収容され、信号を出力するドライバユニットと、
前記ハウジングに収容され、前記ドライバユニットよりも前側に配置されたマイクと、
前記ハウジングから前方側に延びており、前記ドライバユニットから出力される信号を伝達する音筒と、
前記ハウジングから前方側に延びており、外耳道内の音を前記マイクに伝達する音導管と、
前記音筒に取り付けられるイヤーピースであって、前記音筒が設けられる第１貫通穴と、前記音導管が設けられる第２貫通穴とを、備えたイヤーピースと、を備えたイヤホン。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、音響システム、及びイヤホンに関する。

【背景技術】

【0002】

音像定位技術として、ヘッドホンを用いて受聴者の頭部の外側に音像を定位させる頭外定位技術がある。頭外定位技術では、ヘッドホンから耳までの特性（ヘッドホン特性）をキャンセルし、１つのスピーカ（モノラルスピーカ）から耳までの２本の特性（空間音響伝達特性）を与えることにより、音像を頭外に定位させている。

【0003】

ステレオスピーカの頭外定位再生においては、２チャンネル（以下、ｃｈと記載）のスピーカから発した測定信号（インパルス音等）を聴取者（リスナー）本人の耳に設置したマイクロフォン（以下、マイクとする）で録音する。そして、測定信号を収音して得られた収音信号に基づいて、処理装置がフィルタを生成する。生成したフィルタを２ｃｈのオーディオ信号に畳み込むことにより、頭外定位再生を実現することができる。

【0004】

さらに、ヘッドホンから耳までの特性をキャンセルするフィルタ（逆フィルタともいう）を生成するために、ヘッドホンから耳元乃至鼓膜までの特性（外耳道伝達関数ＥＣＴＦ、外耳道伝達特性とも称する）を聴取者本人の耳に設置したマイクで測定する。

【0005】

特許文献１には、マイクを実装したイヤホンが開示されている。特許文献１のイヤホンでは、ハウジング内にスピーカが収容されている。また、ハウジングには外耳道に伸びる音筒部が設けられている。マイクが音筒部に配置されている。マイクは、音筒部を閉塞しないように設けられている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０１５－１２６２６７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

特許文献１のイヤホンをユーザが装着することで、ユーザ個人の外耳道伝達特性（個人特性とも言う）を測定することができる。しかしながら、イヤホンの音筒部にマイクが設けられているため、外耳道伝達特性に影響を与えてしまうおそれがある。よって、精度良く外耳道伝達特性を測定することができない場合がある。外耳道伝達特性をキャンセルする逆フィルタを適切に生成することができないおそれがある。

【0008】

本開示は上記の点に鑑みなされたものであり、適切に特性を測定することができる音響システム、及びイヤホ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】

【0009】

本実施の形態にかかる音響システムは、音声信号を出力するドライバユニットと前記ドライバユニットの前方側に配置されたマイクとを備え、ユーザの耳に装着されるイヤホンと、前記マイクで収音された収音信号に対して処理を行う処理装置と、を備えた音響システムであって、前記イヤホンは、前記マイク及びドライバユニットを収容するハウジングと、前記ハウジングから前方側に延びており、前記ドライバユニットから出力される出力信号を伝達する音筒と、前記ハウジングから前記前方側に延びており、外耳道内の音を前記マイクに伝達する音導管と、を備え、前記処理装置は、前記ドライバユニットから出力される測定信号を生成する測定信号生成部と、前記マイクで収音された収音信号を取得する収音信号取得部と、前記収音信号の周波数特性を取得する周波数特性取得部と、前記音導管のチューブ特性を打ち消す処理を行う第１補正処理部と、耳道共振特性を補正する第２補正処理部と、補正後の周波数特性に基づいて、逆フィルタを生成する逆フィルタ生成部と、を備えている。

【0010】

本実施の形態にかかるイヤホンは、ハウジングと、前記ハウジングに収容され、信号を出力するドライバユニットと、前記ハウジングに収容され、前記ドライバユニットよりも前側に配置されたマイクと、前記ハウジングから前方側に延びており、前記ドライバユニットから出力される信号を伝達する音筒と、前記ハウジングから前方側に延びており、外耳道内の音を前記マイクに伝達する音導管と、前記音筒に取り付けられるイヤーピースであって、前記音筒が設けられる第１貫通穴と、前記音導管が設けられる第２貫通穴とを、備えたイヤーピースと、を備えている。

【発明の効果】

【0011】

本開示によれば、適切に伝達特性を測定することができる音響システム、及びイヤホンを提供することを目的とすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本実施の形態に係る頭外定位処理装置を示すブロック図である。

【図2】外耳道伝達特性を測定する測定装置の構成を模式的に示す図である。

【図3】イヤホンの内部構造を模式的に示す断面図である。

【図4】イヤホンの構成を示す模式図である。

【図5】処理装置の構成を示す制御ブロック図である。

【図6】両端閉管と片側開管の場合の波長と共振周波数を説明するための図である。

【図7】耳道共振特性を補正する処理を説明するための図である。

【図8】測定装置における測定方法を示すフローチャートである。

【図9】処理装置における逆フィルタ算出方法を示すフローチャートである。

【図10】逆フィルタに基づいて、空間音響フィルタを決定する処理について説明する。

【図11】実施野形態２にかかるイヤホンの内部構造を模式的に示す断面図である。

【図12】実施の形態２にイヤホンの構成を模式的に示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

本実施の形態にかかる音像定位処理の概要について説明する。本実施の形態にかかる頭外定位処理は、空間音響伝達特性と外耳道伝達特性を用いて頭外定位処理を行うものである。空間音響伝達特性は、スピーカなどの音源から外耳道までの伝達特性である。外耳道伝達特性は、ヘッドホン又はイヤホンのスピーカユニットから鼓膜までの伝達特性である。本実施の形態では、ヘッドホン又はイヤホンを装着していない状態での空間音響伝達特性を測定し、かつ、ヘッドホン又はイヤホンを装着した状態での外耳道伝達特性（ヘッドホン特性又はイヤホン特性ともいう）を測定し、それらの測定データを用いて頭外定位処理を実現している。本実施の形態の技術的特徴の一つは、外耳道伝達特性を測定して、逆フィルタを生成するための音響システムに関している。

【0014】

本実施の形態にかかる頭外定位処理は、パーソナルコンピュータ、スマートホン、タブレットＰＣなどのユーザ端末で実行される。ユーザ端末は、プロセッサ等の処理手段、メモリやハードディスクなどの記憶手段、液晶モニタ等の表示手段、タッチパネル、ボタン、キーボード、マウスなどの入力手段を有する情報処理装置である。ユーザ端末は、データを送受信する通信機能を有していてもよい。さらに、ユーザ端末には、ヘッドホン又はイヤホンを有する出力手段（出力ユニット）が接続される。ユーザ端末と出力手段との接続は、有線接続でも無線接続でもよい。

【0015】

実施の形態１．
（頭外定位処理装置）
本実施の形態にかかる音場再生装置の一例である、頭外定位処理装置１００のブロック図を図１に示す。頭外定位処理装置１００は、イヤホン４３を装着するユーザＵに対して音場を再生する。そのため、頭外定位処理装置１００は、ＬｃｈとＲｃｈのステレオ入力信号ＸＬ、ＸＲについて、音像定位処理を行う。ＬｃｈとＲｃｈのステレオ入力信号ＸＬ、ＸＲは、ＣＤ（Compact Disc）プレイヤーなどから出力されるアナログのオーディオ再生信号、又は、mp3(MPEG Audio Layer-3)等のデジタルオーディオデータである。なお、オーディオ再生信号、又はデジタルオーディオデータをまとめて再生信号と称する。すなわち、ＬｃｈとＲｃｈのステレオ入力信号ＸＬ、ＸＲが再生信号となっている。

【0016】

なお、頭外定位処理装置１００は、物理的に単一な装置に限られるものではなく、一部の処理が異なる装置で行われてもよい。例えば、一部の処理がスマートホンなどにより行われ、残りの処理がイヤホン４３に内蔵されたＤＳＰ(Digital Signal Processor)などにより行われてもよい。

【0017】

頭外定位処理装置１００は、頭外定位処理部１０、逆フィルタＬｉｎｖを格納するフィルタ部４１、逆フィルタＲｉｎｖを格納するフィルタ部４２、及びイヤホン４３を備えている。頭外定位処理部１０、フィルタ部４１、及びフィルタ部４２は、具体的にはプロセッサ等により実現可能である。

【0018】

頭外定位処理部１０は、空間音響伝達特性Ｈｌｓ、Ｈｌｏ、Ｈｒｏ、Ｈｒｓを格納する畳み込み演算部１１～１２、２１～２２、及び加算器２４、２５を備えている。畳み込み演算部１１～１２、２１～２２は、空間音響伝達特性を用いた畳み込み処理を行う。頭外定位処理部１０には、ＣＤプレイヤーなどからのステレオ入力信号ＸＬ、ＸＲが入力される。頭外定位処理部１０には、空間音響伝達特性が設定されている。頭外定位処理部１０は、各ｃｈのステレオ入力信号ＸＬ、ＸＲに対し、空間音響伝達特性のフィルタ（以下、空間音響フィルタとも称する）を畳み込む。空間音響伝達特性は被測定者の頭部や耳介で測定した頭部伝達関数ＨＲＴＦでもよいし、ダミーヘッドまたは第三者の頭部伝達関数であってもよい。

【0019】

４つの空間音響伝達特性Ｈｌｓ、Ｈｌｏ、Ｈｒｏ、Ｈｒｓを１セットとしたものを空間音響伝達関数とする。畳み込み演算部１１、１２、２１、２２で畳み込みに用いられるデータが空間音響フィルタとなる。空間音響伝達特性Ｈｌｓ、Ｈｌｏ、Ｈｒｏ、Ｈｒｓを所定のフィルタ長で切り出すことで、空間音響フィルタが生成される。

【0020】

空間音響伝達特性Ｈｌｓ、Ｈｌｏ、Ｈｒｏ、Ｈｒｓのそれぞれは、インパルス応答測定などにより、事前に取得されていてもよい。例えば、ユーザＵが左右の耳にマイクをそれぞれ装着する。ユーザＵの前方に配置された左右のスピーカが、インパルス応答測定を行うための、インパルス音をそれぞれ出力する。そして、スピーカから出力されたインパルス音等の測定信号をマイクで収音する。マイクでの収音信号に基づいて、空間音響伝達特性Ｈｌｓ、Ｈｌｏ、Ｈｒｏ、Ｈｒｓが取得される。左スピーカと左マイクとの間の空間音響伝達特性Ｈｌｓ、左スピーカと右マイクとの間の空間音響伝達特性Ｈｌｏ、右スピーカと左マイクとの間の空間音響伝達特性Ｈｒｏ、右スピーカと右マイクとの間の空間音響伝達特性Ｈｒｓが測定される。

【0021】

そして、畳み込み演算部１１は、Ｌｃｈのステレオ入力信号ＸＬに対して空間音響伝達特性Ｈｌｓに応じた空間音響フィルタを畳み込む。畳み込み演算部１１は、畳み込み演算データを加算器２４に出力する。畳み込み演算部２１は、Ｒｃｈのステレオ入力信号ＸＲに対して空間音響伝達特性Ｈｒｏに応じた空間音響フィルタを畳み込む。畳み込み演算部２１は、畳み込み演算データを加算器２４に出力する。加算器２４は２つの畳み込み演算データを加算して、フィルタ部４１に出力する。

【0022】

畳み込み演算部１２は、Ｌｃｈのステレオ入力信号ＸＬに対して空間音響伝達特性Ｈｌｏに応じた空間音響フィルタを畳み込む。畳み込み演算部１２は、畳み込み演算データを、加算器２５に出力する。畳み込み演算部２２は、Ｒｃｈのステレオ入力信号ＸＲに対して空間音響伝達特性Ｈｒｓに応じた空間音響フィルタを畳み込む。畳み込み演算部２２は、畳み込み演算データを、加算器２５に出力する。加算器２５は２つの畳み込み演算データを加算して、フィルタ部４２に出力する。

【0023】

フィルタ部４１、４２にはイヤホン特性（イヤホン４３のドライバユニットとマイク間の特性）をキャンセルする逆フィルタＬｉｎｖ、Ｒｉｎｖが設定されている。そして、頭外定位処理部１０での処理が施された再生信号（畳み込み演算信号）に逆フィルタＬｉｎｖ、Ｒｉｎｖを畳み込む。フィルタ部４１で加算器２４からのＬｃｈ信号に対して、Ｌｃｈ側のイヤホン特性（外耳道伝達特性）の逆フィルタＬｉｎｖを畳み込む。同様に、フィルタ部４２は加算器２５からのＲｃｈ信号に対して、Ｒｃｈ側のイヤホン特性（外耳道伝達特性）の逆フィルタＲｉｎｖを畳み込む。逆フィルタＬｉｎｖ、Ｒｉｎｖは、イヤホン４３を装着した場合に、ドライバユニットからマイクまでの特性をキャンセルする。後述するように、マイクは、イヤホン４３に実装されている。例えば、ノイズキャンセル用のフィードバックマイクを用いて、外耳道伝達特性を測定することができる。

【0024】

フィルタ部４１は、処理されたＬｃｈ信号ＹＬをイヤホン４３の左ユニット４３Ｌに出力する。フィルタ部４２は、処理されたＲｃｈ信号ＹＲをイヤホン４３の右ユニット４３Ｒに出力する。ユーザＵは、イヤホン４３を装着している。イヤホン４３は、Ｌｃｈ信号ＹＬとＲｃｈ信号ＹＲ（以下、Ｌｃｈ信号ＹＬとＲｃｈ信号ＹＲをまとめてステレオ信号とも称する）をユーザＵに向けて出力する。これにより、ユーザＵの頭外に定位された音像を再生することができる。

【0025】

このように、頭外定位処理装置１００は、空間音響伝達特性Ｈｌｓ、Ｈｌｏ、Ｈｒｏ、Ｈｒｓに応じた空間音響フィルタと、イヤホン特性（外耳道伝達特性）の逆フィルタＬｉｎｖ，Ｒｉｎｖを用いて、頭外定位処理を行っている。以下の説明において、空間音響伝達特性Ｈｌｓ、Ｈｌｏ、Ｈｒｏ、Ｈｒｓに応じた空間音響フィルタと、イヤホン特性の逆フィルタＬｉｎｖ，Ｒｉｎｖとをまとめて頭外定位処理フィルタとする。２ｃｈのステレオ再生信号の場合、頭外定位フィルタは、４つの空間音響フィルタと、２つの逆フィルタとから構成されている。そして、頭外定位処理装置１００は、ステレオ再生信号に対して合計６個の頭外定位フィルタを用いて畳み込み演算処理を行うことで、頭外定位処理を実行する。頭外定位フィルタは、ユーザＵ個人の測定に基づくものであることが好ましい。例えば，ユーザＵの耳に装着されたマイクが収音した収音信号に基づいて、頭外定位フィルタが設定されている。

【0026】

このように空間音響フィルタと、外耳道伝達特性の逆フィルタＬｉｎｖ，Ｒｉｎｖはオーディオ信号用のフィルタである。これらのフィルタが再生信号（ステレオ入力信号ＸＬ、ＸＲ）に畳み込まれることで、頭外定位処理装置１００が、頭外定位処理を実行する。本実施の形態では、外耳道伝達特性の逆フィルタを生成する処理が技術的特徴の一つとなっている。

【0027】

なお，空間音響フィルタについては、ユーザＵの個人測定に基づいて生成されたものを用いることができる。例えば、ユーザの前方に配置された左右のスピーカと、耳に装着されたマイクとを用いたインパルス応答測定により、ユーザＵの空間音響伝達特性の個人特性を測定することができる。これにより、ユーザＵに適した空間音響フィルタが頭外定位処理部１０に設定される。空間音響伝達特性の個人特性を測定する方法については、公知の手法を用いることができるため、説明を省略する。

【0028】

あるいは、ユーザＵ以外の被測定者で測定された空間音響伝達特性に基づく空間音響フィルタが、頭外定位処理部１０に設定されていてもよい。例えば、サーバが、複数の被測定者の空間音響フィルタを予めデータベースとして記憶しておく。サーバが、外耳道伝達特性の個人測定の測定結果に基づいて、データベースの中からユーザＵに最適な空間音響フィルタを選択する。具体的には、サーバは、ユーザの外耳道伝達特性と類似する外耳道伝達特性を持つ被測定者を特定して、その被測定者の空間音響フィルタを選択する。外耳道伝達特性が類似するユーザＵと被測定者は、耳の形状の類似している。このため、空間音響特性についても類似していると類推される。なお、空間音響フィルタをデータベースから抽出する手法については，公知の手法を用いることができるため，説明を省略する。

【0029】

（外耳道伝達特性の測定装置）
外耳道伝達特性の測定装置３００について、図２を用いて説明する。図２は、ユーザＵに対して伝達特性を測定するための構成を示している。測定装置３００は、逆フィルタを生成するための音響システムとして機能する。測定装置３００は、逆フィルタを生成するために、外耳道伝達特性を測定する。測定装置３００は、イヤホン４３と、処理装置３０１と、を備えている。なお、ここでは、被測定者１は、図１のユーザＵと同一人物となっているが、異なる人物であってもよい。

【0030】

本実施の形態では、測定装置３００の処理装置３０１が、測定結果に応じて、フィルタを適切に生成するための演算処理を行っている。処理装置３０１は、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）、タブレット端末、スマートホン等であり、メモリ、及びプロセッサを備えている。メモリは、処理プログラムや各種パラメータや測定データなどを記憶している。プロセッサは、メモリに格納された処理プログラムを実行する。プロセッサが処理プログラムを実行することで、各処理が実行される。プロセッサは、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor），ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、又は、GPU(Graphics Processing Unit)等であってもよい。処理装置３０１は、頭外定位処理装置１００と同じ処理装置であってもよく、異なる処理装置であってよい。

【0031】

処理装置３０１には、イヤホン４３が接続されている。被測定者１は、イヤホン４３を装着している。イヤホン４３は、左ユニット４３Ｌと右ユニット４３Ｒとを備えている。左ユニット４３Ｌは、被測定者１の左耳９Ｌに装着され、右ユニット４３Ｒは被測定者の右耳９Ｒに装着される。イヤホン４３は、マイク付きイヤホンである。イヤホン４３は、例えば、ノイズキャンセル用のフィードバックマイクを有している。つまり、左ユニット４３Ｌはドライバユニットとマイクを備えている。右ユニット４３Ｒも同様に、ドライバユニットとマイクを備えている。

【0032】

処理装置３０１はイヤホン４３のドライバユニットの測定信号を出力する。これにより、左右のドライバユニットがインパルス音をそれぞれ出力する。そして、左右のマイクがインパルス音をそれぞれ収音する。処理装置３０１は、それぞれのマイクが収音した収音信号を取得する。測定信号の出力時に、マイクが収音信号を取得することで、インパルス応答測定が実施される。処理装置３０１は、収音信号に処理を行うことで、逆フィルタＬｉｎｖ、Ｒｉｎｖを生成する。イヤホン４３は、図１のイヤホン４３と物理的に同一なイヤホンであってもよく、同一でなくてもよい。

【0033】

次に、図３、及び図４を用いて、イヤホン４３の構成について説明する。図３は、イヤホン４３の右ユニット４３Ｒの構成を模式的に示す断面図である。図４は、右ユニット４３Ｒの構成を模式的に示す断面図である。具体的には、図３はイヤホン４３の軸ＡＸを含む平面に沿った断面図であり、図４は軸ＡＸと直交する平面に沿った断面図である。なお、軸ＡＸは右ユニット４３Ｒから出力される音の伝搬方向となっている。よって軸ＡＸは、外耳道ＥＣに沿った方向と平行になる。右ユニット４３Ｒは後述するマイク２３０及び音導管２３１を除いて，軸ＡＸに対して回転対称となっている。

【0034】

なお、左ユニット４３Ｌと右ユニット４３Ｒは、左右対称で同様の構成となっている。このため、右ユニット４３Ｒの構成及び処理を中心に説明し、左ユニット４３Ｌの説明については適宜省略する。図３において左側が、耳奥側（鼓膜側）であり、右側が外耳道の外側となっている。以下、耳奥側を前側とし、外耳道の外側を後ろ側として、イヤホン４３の構成について説明する。外耳道ＥＣの耳奥側には鼓膜ＥＤが設けられている。つまり、前後方向は軸方向と平行な方向として規定する。

【0035】

外耳道ＥＣを規定する内壁ＥＣＷと鼓膜ＥＤと右ユニット４３Ｒによって、外耳道ＥＣは閉空間となる。被測定者１が右ユニット４３Ｒを装着した状態で、外耳道ＥＣが右ユニット４３Ｒで塞がれるため、外耳道ＥＣは、両端閉管となる。また、被測定者１が右ユニット４３Ｒを右耳から外すと、外耳道ＥＣは片側開管となる。

【0036】

右ユニット４３Ｒは、ハウジング２１０とドライバユニット２２０とマイク２３０とイヤーピース２５０とを備えている。ハウジング２１０は、外耳道ＥＣの外側に配置される。つまり、ハウジング２１０は、耳介（不図示）の周辺に装着される。ハウジング２１０には、ドライバユニット２２０とマイク２３０が収容される。ハウジング２１０は、ドライバユニット２２０とマイク２３０とを収容する収容空間２１２を備えた筐体である。ドライバユニット２２０は、音声信号を出力する。

【0037】

ハウジング２１０には、前側に突出した音筒２２１が設けられている。音筒２２１はハウジング２１０から前方に延びる円筒状になっている。音筒２２１の中心は軸中心と一致している。音筒２２１によって規定される空間を伝達空間２２２とする。ドライバユニット２２０から出力される音は、伝達空間２２２を通って、前側に伝達する。しドライバユニット２２０から出力される音は、伝達空間２２２を伝達して、外耳道ＥＣに伝播する。

【0038】

音筒２２１の中心を通り、軸ＡＸに沿った直線上にドライバユニット２２０が配置されている。ドライバユニット２２０は、音筒２２１に面するように配置されている。ドライバユニット２２０は、イヤホンスピーカ（イヤホンドライバともいう）である。ドライバユニット２２０は、ボイスコイルモータやＭＥＭＳ（Micro Electrical Mechanical System）スピーカなどのアクチュエータを備えている。ドライバユニット２２０は、振動板などを備えていてもよい。ドライバユニット２２０は、音筒２２１に向けて測定信号や再生信号を出力する。したがって、ドライバユニット２２０から出力される音は、外耳道ＥＣを通って、鼓膜ＥＤに到達する。

【0039】

音筒２２１の前側部分は外耳道ＥＣ内に挿入される。つまり、前後方向において、音筒２２１の前側部分は、外耳道ＥＣの内壁ＥＣＷがある位置になるように、右ユニット４３Ｒが外耳道ＥＣに差し込まれる。音筒２２１の前端には、ダストネット２２４が設けられている。ダストネット２２４は、不織布やメッシュなどで形成されており、収容空間２１２へのダストの侵入を防ぐ。

【0040】

音筒２２１の外周側には、イヤーピース２５０が取り付けられている。イヤーピース２５０は音筒２２１に脱着可能に設けられている。イヤーピース２５０は、外耳道ＥＣの内壁ＥＣＷと当接する部分であり、弾性材料により形成されている。イヤーピース２５０は、ハウジング２１０，音筒２２１及び音導管２３１よりも柔らかい材料で形成される。例えば、イヤーピース２５０は、シリコーン樹脂材料等により形成されている。イヤーピース２５０は外耳道ＥＣに圧入される。例えば、イヤーピース２５０は、中空砲弾状に形成されている。

【0041】

イヤーピース２５０の中心には、図４に示すように、第１貫通穴２５１が設けられている。イヤーピース２５０の第１貫通穴２５１に音筒２２１が挿入される。図４に示すように、第１貫通穴２５１は断面円形であり、その中心は軸ＡＸと一致している。音筒２２１が、イヤーピース２５０に嵌め込まれる。

【0042】

さらに、ハウジング２１０には、前側に突出した音導管２３１が設けられている。音導管２３１は、軸ＡＸと平行な円筒状に形成されている。音導管２３１で規定される空間を収音空間２３２とする。つまり、音導管２３１の中空部分が収音空間２３２となる。音導管２３１は、軸ＡＸと直交する平面において、音筒２２１からずれて配置されている。つまり、音導管２３１の中心は軸ＡＸからずれている。音導管２３１は、音筒２２１と平行になっており、前後方向に延びている。このように、ハウジング２１０からは音導管２３１と音筒２２１の２つの円筒が延びている。

【0043】

音導管２３１は、イヤーピース２５０を貫通している。つまり、イヤーピース２５０には、図４に示すように、音導管２３１を設けるための第２貫通穴２５２が設けられている。第２貫通穴２５２は軸ＡＸからずれて配置されている。前側において、音導管２３１の先端位置は、イヤーピース２５０の先端位置と一致している。なお、音導管２３１は、イヤーピース２５０よりも前側に突出していてもよい。

【0044】

マイク２３０が音導管２３１の後ろ側の端部に面するように配置されている。マイク２３０はMEMSマイク等のマイク素子を有している。マイク２３０は、ドライバユニット２２０よりも前側に配置されている。つまり、マイク２３０は、ドライバユニット２２０よりも鼓膜ＥＤに近い位置に配置されている。マイク２３０はノイズキャンセル用のフィードバックマイクとして用いられても良い。ハウジング２１０には、マイク２３０とドライバユニット２２０とを隔てる隔壁が設けられていてもよい。隔壁を設けることで、ハウジング２１０内において、ドライバユニット２２０から出力される音をマイク２３０が直接収音することを防ぐことができる。

【0045】

外耳道ＥＣ内の音は、収音空間２３２を通ってマイク２３０で収音される。ドライバユニット２２０から出力された音が、収容空間２１２、伝達空間２２２、外耳道ＥＣ、及び収音空間２３２をこの順で通ってマイク２３０に到達する。これにより、マイク２３０がドライバユニット２２０から出力された音を収音することができる。

【0046】

音導管２３１は、ハウジング２１０と一体的に形成されていてもよく、ハウジング２１０と別体として取り付けられていてもよい。音導管２３１とハウジング２１０とを一体に形成する場合、一体成形した樹脂成形品とすればよい。音導管２３１をハウジング２１０と別体とする場合、樹脂材料で音導管２３１を形成すればよい。音導管２３１はイヤーピース２５０よりも固い材料とする。音導管２３１をイヤーピース２５０の第２貫通穴２５２に差し込めばよい。そして、ハウジング２１０の内面には、マイク２３０の前面に収音口を設けておけばよい。そして、収音口と音導管２３１を繋げればよい。

【0047】

図５を用いて、処理装置３０１と、その処理について詳細に説明する。図５は、測定装置３００を示す制御ブロック図である。処理装置３０１は、測定信号生成部３１０と、収音信号取得部３２０と、周波数特性取得部３２１と、補正部３３０と、反転特性算出部３３４と、逆フィルタ生成部３４０と、記憶部３４１と、を備えている。測定装置３００は、逆フィルタを生成する音響システムとして機能することが可能である。

【0048】

測定信号生成部３１０は、Ｄ／Ａ（Ｄｉｇｉｔａｌ ｔｏ Ａｎａｌｏｇ）変換器やアンプなどを備えており、外耳道伝達特性を測定するための測定信号を生成する。測定信号は、例えば、インパルス信号やＴＳＰ（Ｔｉｍｅ Ｓｔｒｅｔｃｈｅｄ Ｐｕｌｓｅ）信号、周波数スイープ信号、M系列（Maximum Length Sequence）信号等である。ここでは、測定信号としてインパルス音を用いて、測定装置３００がインパルス応答測定を実施している。測定信号生成部３１０は測定信号をドライバユニット２２０に出力する。よって、測定信号に応じたインパルス音がドライバユニット２２０から出力される。

【0049】

マイク２３０が測定信号を収音し、収音信号を処理装置３０１に出力する。収音信号取得部３２０は、マイク２３０で収音された収音信号を取得する。なお、収音信号取得部３２０は、マイク２３０からの収音信号をＡ／Ｄ（Ａｎａｌｏｇ ｔｏ Ｄｉｇｉｔａｌ）変換するＡ／Ｄ変換器を備えていてもよい。収音信号取得部３２０は、複数回の測定により得られた信号を同期加算してもよい。

【0050】

周波数特性取得部３２１は、収音信号の周波数特性を取得する。周波数特性取得部３２１は、離散フーリエ変換や離散コサイン変換により、収音信号の周波数特性をそれぞれ算出する。周波数特性取得部３２１は、例えば、時間領域の収音信号をＦＦＴ（高速フーリエ変換）することで、周波数特性を算出する。周波数特性は、振幅スペクトルと、位相スペクトルとを含んでいる。なお、周波数特性取得部３２１は振幅スペクトルの代わりにパワースペクトルを生成してもよい。また、ＴＳＰ信号などを測定信号として用いる場合、周波数特性取得部３２１が、収音信号からインパルス応答を算出するための処理を行ってもよい。

【0051】

補正部３３０は、収音信号の周波数特性を補正する。具体的には、補正部３３０は、収音信号の周波数振幅特性の振幅値（ゲイン）を増減させる。補正部３３０は、第１補正処理を行う第１補正処理部３３１と、逆特性算出部３３２と、第２補正処理を行う第２補正処理部３３３とを備えている。

【0052】

第１補正処理部３３１は、周波数特性に対して、音導管２３１のチューブ特性を補正する第１の補正処理を行う。チューブ特性は、音導管２３１の伝達特性を示すものである。つまり、チューブ特性は、音導管２３１単体の伝達特性となる。例えば、事前に音導管２３１の単体でインパルス応答測定などを行うことでチューブ特性を求めることができる。具体的には、音導管２３１の一端にスピーカを配置し、他端にマイク２３０を配置する。事前にインパルス応答測定等を行うことでチューブ特性を求めることができる。

【0053】

処理装置３０１は、事前測定結果に基づいて、音導管２３１のチューブ特性の周波数振幅特性を求めておく。つまり、処理装置３０１は、事前測定での収音結果から得られたチューブ特性信号の振幅スペクトルを求めておく。例えば、処理装置３０１はフーリエ変換などにより、音導管２３１単体のチューブ特性の振幅スペクトルを求めることができる。第１補正処理部３３１は、外耳道伝達特性の周波数振幅特性に対してチューブ特性の振幅スペクトルを打ち消すような処理を行う。第１補正処理部３３１は、チューブ特性の振幅スペクトルをキャンセルするような第１補正係数を求めて、その第１補正係数を周波数特性の振幅スペクトルに加算又は減算してもよい。第１補正処理が行われた周波数振幅特性を補正済み振幅特性とも称する。

【0054】

逆特性算出部３３２は、補正済み振幅特性の逆特性を算出する。逆特性算出部３３２は、補正済み振幅特性を打ち消す特性を逆特性として算出する。補正済み振幅特性を基準ゲイン（０ｄＢ）に対して正負反転した振幅特性が逆特性となる。

【0055】

第２補正処理部３３３は、逆特性に対して、第２の補正処理を行う。第２の補正処理が行われた逆特性を補正済み逆特性とする。具体的には，第２補正処理部３３３は、逆特性が示す振幅スペクトルに対して耳道共振特性を補正するための処理を行う。例えば、図２、図３に示したように、被測定者１がイヤホン４３を到着した状態では、外耳道ＥＣが両端閉管となる。つまり、外耳道ＥＣの一端は鼓膜ＥＤで閉塞され、他端はイヤホン４３で閉塞される。一方、イヤホン４３を装着していない場合、外耳道ＥＣが片側開管（片側閉管）となる。つまり、外耳道ＥＣの一端は鼓膜ＥＤで閉塞され、他端は開放している。

【0056】

第２補正処理部３３３は、両端閉管の共振周波数を片側開管の共振周波数にシフトするように逆特性を補正することで、補正済み逆特性を求める。例えば、外耳道ＥＣの平均長は、２５ｍｍ～３０ｍｍとなっている。図６に示すように、外耳道長を１／２波長として、両端閉管の両端を節となる定在波が形成される場合を考える。この場合、外耳道における共振周波数は５．６ｋＨｚ～６．８ｋＨｚとなる。外耳道長を１波長として、両端閉管の両端及び中心の３点を節となる定在波が形成される場合を考える。この場合、外耳道における共振周波数は１１．２ｋＨｚ～１３．６ｋＨｚとなる。

【0057】

外耳道長を１／４波長として、片側開管の閉塞端が節、開放端が腹となる定在波が形成される場合を考える。この場合、外耳道における共振周波数は２．８ｋＨｚ～３．４ｋＨｚとなる。外耳道長を３／４波長として、片側開管の閉塞端及び外耳道の途中が節、開放端及び外耳道の途中が腹となる定在波が形成される場合を考える。この場合、外耳道における共振周波数は８ｋＨｚ～１１ｋＨｚとなる。

【0058】

両端閉管の場合の共振周波数は、図７の共振周波数ｔ２、ｔ４となる。片側開放管の場合の共振周波数は、図７の共振周波数ｔ１、ｔ３となる。第２補正処理部３３３は、共振周波数ｔ２，ｔ４にピークを持つ振幅スペクトルを、共振周波数ｔ１、ｔ３にピークを持つ振幅スペクトルに補正するような第２補正係数を逆特性に加算又は減算する。共振周波数の振幅値とその前後の振幅値のエンベロープ（包絡線）から第２補正係数を求めることができる。第２補正処理部３３３は、逆特性を増減するイコライザとして機能する。このようにすることで、第２補正処理部３３３は、耳道共振特性を補正することができる。

【0059】

反転特性算出部３３４は、補正済み逆特性を反転させた反転特性を算出する。反転特性は補正済み逆特性を反転させた周波数振幅特性となる。反転特性は、逆特性と同様に正負反転した特性となる。

【0060】

逆フィルタ生成部３４０は、反転特性から逆フィルタを算出する。逆フィルタ生成部３４０は、反転特性と位相特性を反転させる逆フィルタを生成する。つまり、逆フィルタ生成部３４０は、公知の手法により、外耳道伝達特性の振幅特性と位相特性をキャンセルする逆フィルタを生成する。

【0061】

逆フィルタ生成部３４０は、生成した時間信号を所定のフィルタ長で切り出すことで、逆フィルタを算出する。処理装置３０１は、左右の収音信号に対して、同様の処理を行うことで、逆フィルタＬｉｎｖ、Ｒｉｎｖを生成する。測定装置３００は、左ユニット４３Ｌでのインパルス応答測定で得られた収音信号に対して上記の処理を行うことで、逆フィルタＬｉｎｖを生成する。測定装置３００は、右ユニット４３Ｒでのインパルス応答測定で得られた収音信号に対して上記の処理を行うことで、逆フィルタＲｉｎｖを生成する。なお、逆フィルタを求めるための処理は、公知の手法を用いることができるため、詳細な説明を省略する。

【0062】

記憶部３４１はメモリなどを備えており、逆フィルタに関するデータを記憶する。これにより、図１のフィルタ部４１、４２に逆フィルタＬｉｎｖ、Ｒｉｎｖを設定することができる。また、記憶部３４１は時間領域の逆フィルタに限らず、周波数領域の信号を記憶してもよい。記憶部３４１は、逆フィルタをフーリエ変換することで得られた周波数特性を記憶してもよい。

【0063】

このように補正部３３０が、外耳道伝達特性の周波数特性の振幅値を補正している。これにより、被測定者１に対する頭外定位処理に適した逆フィルタＬｉｎｖ、Ｒｉｎｖを生成することができる。つまり、測定装置３００は、ユーザ毎に最適な逆フィルタＬｉｎｖ、Ｒｉｎｖを生成することができる。よって、自然な立体音場を再生することができる。

【0064】

具体的には、第１補正処理部３３１が、収音信号の周波数特性に対して、音導管２３１のチューブ特性を打ち消す処理を行っている。さらに、第２補正処理部３３３が、逆特性に対して、耳道共振特性を補正している。このようにすることで、高精度の逆フィルタを生成することができる。よって、頭外定位処理装置１００が、自然な音場を再生することができる。

【0065】

また、マイク２３０に繋がる音導管２３１がハウジング２１０に接続されている。これにより、外耳道ＥＣを伝達する測定信号の音をマイク２３０が効果的に収音することができる。音導管２３１は、ハウジング２１０に脱着可能に設けられていてもよく、ハウジング２１０と一体的に形成されていてもよい。

【0066】

また、測定信号を収音するマイク２３０として、ノイズキャンセル用のフィードバックマイクを用いることができる。よって、イヤホン４３のコスト増加を抑制することができる。測定時にマイクの付け替えなどの作業が不要となるため、簡便に測定を行うことができる。

【0067】

次に、図８及び図９を用いて、本実施の形態にかかる方法について説明する。図８は、測定装置３００における測定処理を示すフローチャートである。図９は、処理装置３０１における信号処理を示すフローチャートである。

【0068】

まず、イヤホン４３に音導管２３１を接続する（Ｓ１１）。音導管２３１がイヤーピース２５０の第２貫通穴２５２を通るようにして、音導管２３１をハウジング２１０に固定する。なお、音導管２３１とハウジング２１０と一体的に形成されていてもよい。音導管２３１が第２貫通穴２５２に挿入されるように、イヤーピース２５０が音筒２２１に装着される。そして、被測定者１がイヤホン４３を装着する。

【0069】

測定信号生成部３１０がイヤホン４３のドライバユニット２２０に測定信号を出力する（Ｓ１２）。これにより、ドライバユニット２２０から測定信号に応じたインパルス音などが外耳道ＥＣに向けて出力される。

【0070】

収音信号取得部３２０が、マイク２３０で収音された収音信号を取得する（Ｓ１３）。つまり、マイク２３０が音導管２３１を伝わってきたインパルス音等を収音する。これにより、測定が終了する。

【0071】

次に、逆フィルタの算出処理について図９を参照して説明する。周波数特性取得部３２１が収音信号の周波数特性を取得する（Ｓ２１）。例えば，周波数特性取得部３２１は、離散フーリエ変換などによる収音信号から振幅特性と位相特性を算出する。振幅特性と位相特性は、ユーザの外耳道伝達特性を示すスペクトルとなる。

【0072】

第１補正処理部３３１が、収音信号の周波数特性に対して第１補正処理を施す（Ｓ２２）。これにより、補正済み振幅特性が求められる。例えば、第１補正処理部３３１は、チューブ逆特性を打ち消す第１補正係数を、収音信号の周波数振幅特性の振幅値に加算又は減算する。

【0073】

逆特性算出部３３２が補正済み振幅特性の逆特性を算出する（Ｓ２３）。第２補正処理部３３３が、逆特性に対して第２補正処理を施す（Ｓ２４）。これにより、補正済み逆特性が求められる。第２補正処理部３３３は、逆特性の耳道共振特性を補正する。第２補正処理部３３３は、耳道共振特性のピーク周波数をずらすような第２補正係数を逆特性に対して加算又は減算する。

【0074】

反転特性算出部３３４は、補正済み逆特性の反転特性を算出する（Ｓ２５）。逆フィルタ生成部３４０は、反転特性から逆フィルタを生成する（Ｓ２６）。例えば，逆フィルタ生成部３４０は、反転特性の振幅特性と位相特性をキャンセルするような周波数特性を求め、これを逆フーリエ変換などにより，時間領域の信号に逆変換する。そして、逆フィルタ生成部３４０は、所定のフィルタ長で時間信号を切り出すことで、逆フィルタＬｉｎｖ、Ｒｉｎｖを生成する。これにより、外耳道伝達特性を打ち消す特性を有する逆フィルタを算出することができる。

【0075】

そして、記憶部３４１は，メモリなどに逆フィルタに関するデータを記憶する（Ｓ２７）。記憶部３４１は、逆フィルタのデータを記憶する。また、記憶部３４１は、時間領域の信号のデータを記憶してもよく、周波数領域の信号のデータを記憶してもよい。例えば、記憶部３４１は、逆フィルタの周波数特性を示すデータを記憶しても良い。

【0076】

測定装置３００は、簡便に外耳道伝達特性の個人測定を行うことができる。さらに、処理装置３０１は、個人測定で得られた外耳道伝達特性から、逆フィルタを生成することができる。処理装置３０１が外耳道伝達特性を打ち消す逆フィルタを適切に求めることができる。よって、ユーザＵに適した逆フィルタを用いて頭外定位処理を行うことができる。このため、イヤホン４３を用いた場合でも、自然な立体音場を再生することができる。

【0077】

なお、第２補正処理部３３３は周波数領域の逆特性に対して処理を行ったが、時間領域の逆特性に基づいて、第２補正処理を行ってもよい。例えば、処理装置３０１が逆フィルタ生成処理の後に第２補正処理を行えばよい。第２補正処理では、時間領域の逆フィルタに対して所定の補正フィルタを畳み込む。つまり、外耳道伝達特性の逆特性を示す時間信号に補正フィルタが畳み込まれた信号が、補正済みの逆フィルタとなる。ここで、補正フィルタは、両側閉管と片側開管との間の耳道共振特性の違いに基づいて、生成することができる。

【0078】

本実施の形態にかかる音響システムは、図１の頭外定位処理装置１００と図３の測定装置３００を有していてもよい。つまり、音響システムは、ユーザ測定を行うためのイヤホン４３と、測定結果から逆フィルタを生成する処理を行う処理装置３０１を有している。もちろん、処理装置３０１は、物理的に単一な装置に限らず、複数の装置に分散配置されていてもよい。また、頭外定位処理装置１００と処理装置３０１は物理的に同一の装置であってもよく、異なる装置であってもよい。この場合、処理装置３０１は頭外定位処理装置１００に逆フィルタに関するデータを送信すればよい。

【0079】

また、図１の頭外定位処理装置１００で用いられる頭外定位処理用のイヤホン４３と図３の測定装置３００で用いられる測定用のイヤホン４３は同一のものでもよく、異なるものでもよい。例えば、頭外定位処理用のイヤホン４３は音導管２３１のないものを用いることができる。そして、頭外定位処理用のイヤホン４３としてノイズキャンセル用のマイク２３０を搭載するイヤホンを用いることが可能である。この場合、ノイズキャンセル用のマイク２３０に音導管２３１を接続することで、図３の測定用のイヤホン４３を構成することができる。

【0080】

上記のように、ユーザ個人の外耳道伝達特性の測定は、イヤホン４３を装着した状態で行われる。すなわち、ユーザが上記のイヤホン４３を装着することで、外耳道伝達特性を測定することができる。ユーザがリスニングルームに行く必要や、ユーザの家に大がかりなリスニングルームを準備する必要がない。また、外耳道伝達特性を測定するための測定信号の発生や、収音信号の記録などはスマートホンやＰＣなどのユーザ端末を用いて、行うことができる。これにより、簡便な測定が可能となり、ユーザビリティを向上することができる。

【0081】

一方、ユーザ個人の空間音響伝達特性は、スピーカ等の音響機材や室内の音響特性が整えられたリスニングルームで行われることが一般的である。すなわち、ユーザがリスニングルームに行くか、ユーザの自宅などにリスニングルームを準備する必要がある。このため、ユーザ個人の空間音響伝達特性を適切に測定することができない場合がある。

【0082】

また、ユーザの自宅などにスピーカを設置してリスニングルームを準備した場合でも、左右非対称にスピーカが設置されている場合や、部屋の音響環境が音楽聴取に最適でない場合がある。このような場合、自宅で適切な空間音響伝達特性を測定することは大変困難である。

【0083】

このように、ユーザ個人に対して、空間音響伝達特性の測定を実施することが困難である場合がある。そこで、本実施の形態にかかる頭外定位処理システムは、外耳道伝達特性の測定結果に基づいて、空間音響伝達特性に応じたフィルタを決定している。すなわち、外耳道伝達特性の個人測定の結果に基づいて、ユーザに適した空間音響フィルタを決定している。

【0084】

次に、図１０を用いて、ユーザＵの個人測定結果に基づいて、空間音響フィルタを決定するためのマッチング処理について説明する。図９は、空間音響フィルタの個人測定を行っていないユーザＵに対して、空間音響フィルタをマッチングするためのシステムを示す。図１０は、空間音響フィルタを決定する処理装置３０１の構成を示す機能ブロック図である。処理装置３０１は、記憶部３４１と、比較部３４２と、データ格納部３４３と、抽出部３４４と、決定部３４５とを備えている。

【0085】

なお、以下の説明では、処理装置３０１に図９に示す機能ブロックが設けられているものとして説明するが、図９の少なくとも一部の構成は、処理装置３０１と物理的に異なる装置に実装されていてもよい。また、記憶部３４１と、比較部３４２と、データ格納部３４３と、抽出部３４４と、決定部３４５は複数の処理装置に分散して配置されていてもよい。つまり、複数の処理装置３０１から測定データを収集するサーバ装置などが、以下に示す処理の少なくとも一部又は全てを行ってもよい。

【0086】

マッチング処理では、データベースに格納されている多数の空間音響フィルタからユーザＵに最適な１又は複数の空間音響フィルタが抽出される。処理装置３０１は、補正後の逆特性から得られる逆フィルタを用いて、空間音響フィルタのマッチング処理を行っている。より詳細には、処理装置３０１が逆フィルタの周波数特性を用いて、マッチング処理を行っている。記憶部３４１に記憶された時間領域の逆フィルタを処理装置３０１がフーリエ変換することで、周波数特性を求めても良い。

【0087】

データ格納部３４３は、ユーザＵ以外の被測定者１で測定された測定データを格納している。データ格納部３４３は、複数の被測定者１の測定データをデータベースとして格納している。データ格納部３４３は、被測定者毎に、空間音響フィルタと逆フィルタとをセットとして記憶している。より詳細には、データ格納部３４３は、１人の被測定者の左耳に関する空間音響フィルタＨｌｓと空間音響フィルタＨｒｏと逆フィルタＬｉｎｖを１つのデータセットとして格納している。同様に、データ格納部３４３は、１人の被測定者の右耳に関する空間音響フィルタＨｒｓと空間音響フィルタＨｌｏと逆フィルタＲｉｎｖを１つのデータセットとして格納している。なお、逆フィルタＬｉｎｖ，Ｒｉｎｖは時間領域の信号でもよく、周波数領域の信号でもよい。

【0088】

比較部３４２は、ユーザＵの逆フィルタと、データ格納部３４３に格納されている逆フィルタを比較する。そして、比較部３４２は、データ格納部３４３に格納されている逆フィルタのそれぞれについて、ユーザＵの逆フィルタとの類似度を求める。類似度としては、例えば、周波数振幅特性の特徴量ベクトルのベクトル間距離を用いることができる。あるいは、周波数振幅特性の相関係数を用いることができる。もちろん、比較部３４２は、ベクトル間距離と相関係数とを組み合わせて類似度を求めてもよい。

【0089】

例えば、比較部３４２は、逆フィルタの周波数振幅特性から特徴量を抽出して、多次元の特徴量ベクトルを求める。比較部３４２は２つの逆フィルタの特徴量ベクトルのベクトル間距離を算出する。つまり、比較部３４２は、ユーザＵの逆特性と、ユーザＵ以外の被測定者の逆フィルタについて、特徴量ベクトルのベクトル間距離を求める。比較部３４２は、データ格納部３４３に格納されている逆フィルタ毎に、ベクトル間距離を算出する。そして、比較部３４２は、ベクトル間距離が近いほど、類似度を高くする。

【0090】

抽出部３４４は、類似度の高い逆フィルタを含むデータセットを抽出する。つまり、抽出部３４４は、ユーザＵの逆フィルタと類似する逆フィルタを含むデータセットを抽出する。類似度が高い逆フィルタを持つ被測定者はユーザの外耳道の形状と類似する外耳道を持つ被測定者１となる

【0091】

そして、決定部３４５は、抽出部３４４で抽出されたデータセットに含まれる空間音響フィルタをユーザＵの空間音響フィルタとして決定する。決定部３４５はその空間音響フィルタを畳み込み演算部１１、１２，２１、２２にそれぞれ設定する。

【0092】

なお、逆フィルタに関するデータに基づいて、データベースから空間音響フィルタを抽出する処理については、公知の手法を用いることができるため説明を省略する。例えば、特徴量の算出、類似度の算出方法については詳細な説明を省略する。あるいは、データベースにおいて、データセットや被測定者をクラスタリングしてもよい。このようにすることで、スピーカを用いた空間音響伝達特性の個人測定を省略することができる。よって、ユーザＵの測定負担を軽減することができる。さらに、ユーザに対して適切な頭外定位処理を行うことができる。ここでは、逆フィルタをマッチング用データとして用いているが、補正された外耳道伝達特性をマッチング用データとしても用いてもよい。

【0093】

実施の形態２．
実施の形態２にかかる音響システムについて、図１１，図１２を用いて説明する、図１１は、イヤホン４３の右ユニット４３Ｒの構成を模式的に示す断面図である。図１１は、右ユニット４３Ｒの構成を模式的に示す断面図である。本実施の形態では、音導管２３１の形状が実施の形態１と異なっている。なお、イヤホン４３の右ユニット４３Ｒの基本的な構成については、図３，図４と同様となっているため、適宜説明を省略する。

【0094】

本実施の形態では、音導管２３１がホーン形状になっている。具体的には、前側から後方側に向かうにつれて、徐々に音導管２３１が拡がっている。つまり、収音空間２３２がマイク２３０に向かって拡径するテーパ形状になっている。収音空間２３２の径は、前端２３２ａで最も小さくなり、後端２３２ｂで最も径が大きくなっている。

【0095】

音導管２３１をホーン形状とすることで、測定音の音圧を増幅することができる。音導管２３１をホーン形状にすることで、音導管２３１の入力信号に対して、出力信号のゲインが上がる。音導管２３１の後端側（マイク側）から先端側（鼓膜ＥＤ側）への信号が減衰する。このため、音導管２３１を経由して、マイク２３０に入力されるノイズが小さくなる。また、ノイズキャンセル用のマイク２３０から音導管２３１を離すことができるため、マイク２３０への影響を小さくすることができる。

【0096】

これにより、外耳道伝達特性を適切に測定することが可能になる。また、ハウジング２１０や音筒２２１の形状を利用して音導管２３１をホーン形状にすることも可能である。例えば、音筒２２１を先端から後端に向かって径が小さくなるテーパ形状とする。そして、音導管２３１と音筒２２１が接するように設けることで、音導管２３１をホーン形状にすることができる。

【0097】

（イヤホン）
本実施の形態１，２にかかるイヤホン４３は、ハウジング２１０と、ハウジング２１０に収容され、信号を出力するドライバユニット２２０と、ハウジング２１０に収容され、ドライバユニット２２０よりも前側に配置されたマイク２３０と、を備えている。またイヤホン４３は、ハウジング２１０から前方側に延びており、ドライバユニット２２０から出力される信号を伝達する音筒２２１を備えている。イヤホン４３は、ハウジング２１０から前方側に延びており、外耳道内の音をマイク２３０に伝達する音導管を備えている。イヤホン４３は、音筒２２１に取り付けられるイヤーピース２５０を備えている。

【0098】

また、実施の形態１，２において、イヤーピース２５０には、音筒２２１が設けられる第１貫通穴２５１と、音導管２３１が設けられる第２貫通穴２５２とを備えている。第１貫通穴２５１と第２貫通穴２５２は、前後方向にイヤーピースを貫通している。第１貫通穴２５１と第２貫通穴２５２、音筒２２１と音導管２３１と適切な位置に配置することができる。例えば、ハウジング２１０の収容空間２１２において、マイク２３０とドライバユニット２２０とを離間して配置することができる。また、ドライバユニット２２０の放音方向の中心が軸ＡＸと一致するように配置される。マイク２３０の収音方向の中心が軸方向と平行になるように配置される。これにより、マイク２３０が適切に外耳道伝達特性を測定することができる。例えば、軸ＡＸと直交する平面視において、音導管２３１はハウジング２１０と重複する位置であって、外耳道ＥＣに含まれる位置に配置される。これにより、信号の減衰を抑制することができる。

【0099】

上記処理のうちの一部又は全部は、コンピュータプログラムによって実行されてもよい。上述したプログラムは、コンピュータに読み込まれた場合に、実施形態で説明された１又はそれ以上の機能をコンピュータに行わせるための命令群（又はソフトウェアコード）を含む。プログラムは、非一時的なコンピュータ可読媒体又は実体のある記憶媒体に格納されてもよい。限定ではなく例として、コンピュータ可読媒体又は実体のある記憶媒体は、random-access memory（RAM）、read-only memory（ROM）、フラッシュメモリ、solid-state drive（SSD）又はその他のメモリ技術、CD-ROM、digital versatile disc（DVD）、Blu-ray（登録商標）ディスク又はその他の光ディスクストレージ、磁気カセット、磁気テープ、磁気ディスクストレージ又はその他の磁気ストレージデバイスを含む。プログラムは、一時的なコンピュータ可読媒体又は通信媒体上で送信されてもよい。限定ではなく例として、一時的なコンピュータ可読媒体又は通信媒体は、電気的、光学的、音響的、又はその他の形式の伝搬信号を含む。

【0100】

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。

【符号の説明】

【0101】

Ｕ ユーザ
１ 被測定者
１０ 頭外定位処理部
１１ 畳み込み演算部
１２ 畳み込み演算部
２１ 畳み込み演算部
２２ 畳み込み演算部
２４ 加算器
２５ 加算器
４１ フィルタ部
４２ フィルタ部
４３ イヤホン
２１０ ハウジング
２１２ 収容空間
２２０ ドライバユニット
２２１ 音筒
２２２ 伝達空間
２２４ ダストネット
２３０ マイク
２３１ 音導管
２３２ 収音空間
３０１ 処理装置
３１０ 測定信号生成部
３２０ 収音信号取得部
３２１ 周波数特性取得部
３３０ 補正部
３３１ 第１補正処理部
３３２ 逆特性算出部
３３３ 第２補正処理部
３３４ 反転特性算出部
３４０ 逆フィルタ生成部
３４１ 記憶部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】