JP7512391B2 - ノイズ制御システム及び方法 - Google Patents

Description

本開示は、ノイズ制御に関し、特にアクティブノイズ低減技術を用いたノイズ制御システム及び方法に関する。

ノイズ（例えば、不快な音、大きな音、又は耳障りな音等）を抑制するためには、ノイズ低減が必要となることが多い。従来、例えば、ノイズの発生源を除去（又は部分的に除去）したり、ノイズの伝達を遮断したり、及び／又はユーザの耳にノイズが聞こえないようにすることによって、又はこれらの組み合わせによって、ノイズを受動的に低減することができる。これらのノイズ低減技術は、受動的である可能性があり、何らかの条件（例えば、ノイズが閾値周波数以下の低周波を有する場合）では、ノイズ低減の効果が低くなる。近年、ノイズ低減信号（例えば、低減対象のノイズに対して逆の位相を有する信号）を生成することにより、能動的にノイズを低減するアクティブノイズ低減技術（ＡＮＲ）が採用されている。

本開示に係る第１の態様では、システムが提供される。上記システムは、第１の検出器、第２の検出器、プロセッサ及びスピーカーを含んでもよい。上記第１の検出器は、第１の音経路を介してユーザに伝達される第１のノイズを検出し、上記第１のノイズを表す第１のノイズ信号を決定するように構成されてもよい。上記第２の検出器は、上記ユーザが知覚する第２のノイズを検出し、上記第２のノイズを表す第２のノイズ信号を決定するように構成されてもよい。上記プロセッサは、第１のノイズ補正信号及び第２のノイズ補正信号を決定するように構成されてもよく、上記第１のノイズ補正信号が上記第１のノイズ信号に基づいて決定され、上記第２のノイズ補正信号が上記第２のノイズ信号に基づいて決定されてもよい。上記スピーカーは、上記第１のノイズ補正信号と上記第２のノイズ補正信号とに基づいて音を生成するように構成されてもよく、上記音が、上記第１の音経路とは異なる第２の音経路を介して上記ユーザに伝達されてもよい。

いくつかの実施形態において、上記第２のノイズは、上記ユーザの内耳に残留した音を含んでもよい。

いくつかの実施形態において、上記第１の検出器は、空気伝導マイクロフォンであってもよく、上記第１の音経路は、空気伝導経路であってもよい。

いくつかの実施形態において、上記第２の検出器は、神経監視装置又は脳波監視装置であってもよい。

いくつかの実施形態において、上記スピーカーは、骨伝導スピーカーであってもよく、上記第２の音経路は、骨伝導経路であってもよい。

いくつかの実施形態において、上記システムは、上記ノイズ信号を１つ又は複数のサブバンドノイズ信号に分解するように構成される１つ又は複数のフィルタをさらに含んでもよい。

いくつかの実施形態において、上記プロセッサは、Ａ／Ｄ変換器及び変調器を含んでもよく、上記変調器は、振幅変調及び／又は位相変調を行うように構成されてもよい。

いくつかの実施形態において、上記第１のノイズ信号に基づいて上記第１のノイズ補正信号を決定するステップは、１つ又は複数の動作を含んでもよい。上記システムは、上記第１の音経路の第１の伝達関数と、上記第２の音経路の第２の伝達関数とを決定してもよい。上記第１の伝達関数と上記第２の伝達関数とに基づいて振幅調整係数を決定してもよい。上記第１のノイズ信号と上記振幅調整係数とに基づいて上記第１のノイズ補正信号を決定してもよい。

いくつかの実施形態において、上記プロセッサは、さらに、上記第１の音経路及び上記第２の音経路を介して伝達される音の第１の時間差を決定するように構成されてもよい。

いくつかの実施形態において、上記第１のノイズ信号に基づいて上記第１のノイズ補正信号を決定するステップは、１つ又は複数の動作を含んでもよい。上記システムは、上記第１のノイズ信号の逆位相信号を決定してもよい。上記第１の時間差と上記逆位相信号とに基づいて上記第１のノイズ補正信号を決定してもよい。

いくつかの実施形態において、上記第２の検出器は、基準値と、上記ユーザの上記第２の音経路を介した音の伝達時刻との間の第２の時間差を検出するように構成されてもよい。

いくつかの実施形態において、上記第１のノイズ信号に基づいて上記第１のノイズ補正信号を決定するステップは、１つ又は複数の動作を含んでもよい。上記システムは、上記第２の時間差と上記第１のノイズ信号とに基づいて、上記第１のノイズ補正信号を決定してもよい。

いくつかの実施形態において、上記第２のノイズ信号に基づいて上記第２のノイズ補正信号を決定するステップは、１つ又は複数の動作を含んでもよい。上記システムは、振幅調整係数と、第１の音経路及び第２の音経路を介して伝達される音の第１の時間差と、上記第２のノイズ信号の逆位相信号とを決定してもよい。上記振幅調整係数と、上記第１の時間差と、上記第２のノイズ信号の逆位相信号とに基づいて上記第２のノイズ補正信号を決定してもよい。

本開示に係る第２の態様では、ユーザのためにノイズを低減する方法が提供される。この方法は、以下の動作のうちの１つ又は複数を含んでもよい。第１の音経路を介してユーザに伝達され、第１の検出器によって検出された第１のノイズを検出することにより、第１のノイズ信号を決定してもよい。ユーザが知覚し、第２の検出器によって検出された第２のノイズを検出することにより、第２のノイズ信号を決定してもよい。プロセッサは、第１のノイズ補正信号及び第２のノイズ補正信号を決定してもよく、上記第１のノイズ補正信号が上記第１のノイズ信号に基づいて決定され、上記第２のノイズ補正信号が上記第２のノイズ信号に基づいて決定される。スピーカーは、上記第１のノイズ補正信号と上記第２のノイズ補正信号とに基づいて音を生成してもよく、上記音が、上記第１の音経路とは異なる第２の音経路を介して上記ユーザに伝達される。

いくつかの実施形態において、上記第２のノイズは、上記ユーザの内耳に残留した音を含んでもよい。

いくつかの実施形態において、上記第１の検出器は、空気伝導マイクロフォンであってもよく、上記第１の音経路は、空気伝導経路であってもよい。

いくつかの実施形態において、上記第２の検出器は、神経監視装置又は脳波監視装置であってもよい。

いくつかの実施形態において、上記スピーカーは、骨伝導スピーカーであってもよく、上記第２の音経路は、骨伝導経路であってもよい。

いくつかの実施形態において、上記方法は、１つ又は複数のフィルタによって、上記ノイズ信号を１つ又は複数のサブバンドノイズ信号に分解するステップをさらに含んでもよい。

いくつかの実施形態において、上記プロセッサは、Ａ／Ｄ変換器及び変調器を含んでもよく、上記変調器は、振幅変調及び／又は位相変調を行うように構成されてもよい。

いくつかの実施形態において、上記第１のノイズ信号に基づいて上記第１のノイズ補正信号を決定するステップは、上記第１の音経路の第１の伝達関数と上記第２の音経路の第２の伝達関数とを決定するステップを含んでもよい。振幅調整係数は、上記第１の伝達関数と上記第２の伝達関数とに基づいて決定されてもよい。上記第１のノイズ補正信号は、上記第１のノイズ信号と上記振幅調整係数とに基づいて決定されてもよい。

いくつかの実施形態において、上記方法は、上記プロセッサによって、上記第１の音経路及び上記第２の音経路を介して伝達される音の第１の時間差を決定するステップをさらに含んでもよい。

いくつかの実施形態において、上記第１のノイズ信号に基づいて上記第１のノイズ補正信号を決定するステップは、上記第１のノイズ信号の逆位相信号を決定するステップと、上記第１の時間差と上記逆位相信号とに基づいて上記第１のノイズ補正信号を決定するステップとを含んでもよい。

いくつかの実施形態において、上記方法は、上記第２の検出器によって、基準値と、上記ユーザの上記第２の音経路を介した音の伝達時刻との間の第２の時間差を検出するステップをさらに含んでもよい。

いくつかの実施形態において、上記第１のノイズ信号に基づいて上記第１のノイズ補正信号を決定するステップは、上記第２の時間差と上記第１のノイズ信号とに基づいて、上記第１のノイズ補正信号を決定するステップを含んでもよい。

いくつかの実施形態において、上記第２のノイズ信号に基づいて上記第２のノイズ補正信号を決定するステップは、振幅調整係数と、第１の音経路及び第２の音経路を介して伝達される音の第１の時間差と、上記第２のノイズ信号の逆位相信号とを決定するステップを含んでもよい。上記第２のノイズ補正信号は、上記振幅調整係数と、上記第１の時間差と、上記第２のノイズ信号の逆位相信号とに基づいて決定されてもよい。

本開示に係る第３の態様では、ユーザのためにノイズを低減するシステムが提供される。上記システムは、第１の検出器、第２の検出器、プロセッサ及び骨伝導スピーカーを含んでもよい。上記第１の検出器は、ノイズを検出し、ノイズを表すノイズ信号を決定するように構成されてもよい。上記第２の検出器は、エラー信号を決定するように構成されてもよい。上記プロセッサは、上記エラー信号と上記ノイズ信号とに基づいてノイズ補正信号を決定するように構成されてもよい。上記骨伝導スピーカーは、上記ノイズ補正信号に基づいて音を生成するように構成されてもよく、上記音がノイズを低減するために用いられてもよい。

いくつかの実施形態において、上記第１の検出器は、空気伝導マイクロフォンであってもよく、上記ノイズは、空気伝導経路を介してユーザに伝達されてもよく、上記音は、骨伝導経路を介してユーザに伝達されてもよい。

いくつかの実施形態において、上記エラー信号と上記ノイズ信号とに基づいて上記ノイズ補正信号を決定するステップは、上記空気伝導経路及び上記骨伝導経路に対応する振幅調整係数を決定するステップと、上記空気伝導経路を介して伝達される第１の音と上記骨伝導経路を介して伝達される第２の音との間の時間差を決定するステップと、上記エラー信号に基づいて上記振幅調整係数及び上記時間差を調整するステップと、調整された振幅調整係数と、調整された時間差と、上記ノイズ信号とに基づいて上記ノイズ補正信号を決定するステップとを含んでもよい。

いくつかの実施形態において、上記振幅調整係数を決定するステップは、上記空気伝導経路の第１の伝達関数を決定するステップと、上記骨伝導経路の第２の伝達関数を決定するステップと、上記第１の伝達関数と上記第２の伝達関数とに基づいて上記振幅調整係数を決定するステップとを含んでもよい。

いくつかの実施形態において、上記プロセッサは、振幅変調及び／又は位相変調を行うように構成される変調器を含んでもよい。

いくつかの実施形態において、上記第２の検出器は、エラーマイクロフォンであってもよい。

いくつかの実施形態において、上記エラー信号は、一次音場と二次音場の重ね合わせに対応してもよく、上記一次音場が上記ノイズに対応し、二次音場が上記音に対応してもよい。

本開示に係る第４の態様では、ユーザのためにノイズを低減する方法が提供される。この方法は、以下の動作のうちの１つ又は複数を含んでもよい。検出器によってノイズを検出することにより、ノイズ信号を決定してもよい。プロセッサによって、適応調整プロセスと上記ノイズ信号とに基づいてノイズ補正信号を決定してもよい。骨伝導スピーカーによって、上記ノイズ補正信号に基づいて音を生成してもよく、上記音が上記ノイズを低減するために用いられる。

いくつかの実施形態において、上記検出器は、空気伝導マイクロフォンであってもよく、上記ノイズは、空気伝導経路を介してユーザに伝達されてもよく、上記音は、骨伝導経路を介してユーザに伝達されてもよい。

いくつかの実施形態において、上記適応調整プロセスと上記ノイズ信号とに基づいて上記ノイズ補正信号を決定するステップは、上記空気伝導経路及び上記骨伝導経路に対応する振幅調整係数を決定するステップと、上記空気伝導経路を介して伝達される第１の音と上記骨伝導経路を介して伝達される第２の音との間の時間差を決定するステップと、エラー信号に基づいて上記振幅調整係数及び上記時間差を調整するステップと、調整された振幅調整係数と、調整された時間差と、上記ノイズ信号とに基づいて上記ノイズ補正信号を決定するステップとを含んでもよい。

いくつかの実施形態において、上記振幅調整係数を決定するステップは、上記空気伝導経路の第１の伝達関数を決定するステップと、上記骨伝導経路の第２の伝達関数を決定するステップと、上記第１の伝達関数と上記第２の伝達関数とに基づいて上記振幅調整係数を決定するステップとを含んでもよい。

いくつかの実施形態において、上記エラー信号は、一次音場と二次音場の重ね合わせに対応してもよく、上記一次音場が上記ノイズに対応し、二次音場が上記音に対応してもよい。

いくつかの実施形態において、上記プロセッサは、振幅変調及び／又は位相変調を行うように構成される変調器を含んでもよい。

本開示に係る第５の態様では、ユーザのためにノイズを低減するシステムが提供される。上記システムは、検出器、プロセッサ及びスピーカーを含んでもよい。上記検出器は、ノイズ信号を生成するように構成されてもよく、上記ノイズ信号は、ユーザが知覚する第２のノイズを示してもよく、上記第２のノイズは、ユーザの内耳に残留した音を含んでもよい。上記プロセッサは、上記ノイズ信号に基づいてノイズ補正信号を決定するように構成されてもよい。上記スピーカーは、上記ノイズ補正信号に基づいて音を生成するように構成されてもよい。

いくつかの実施形態において、上記検出器は、神経監視装置又は脳波監視装置であってもよい。

いくつかの実施形態において、上記スピーカーは、骨伝導スピーカーであってもよい。

付加的な特徴は、一部が以下の説明において記載され、一部が以下の説明及び添付図面によって当業者には明らかになるか、又は実施例の作成及び動作によって習得され得る。本開示の特徴は、以下に示す具体的な実施例に記載された種々の態様の方法、装置、及び組み合わせを実施又は利用することにより実現され得る。

本開示は、例示的な実施形態をもとにさらに説明される。以下、これらの例示的な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、図面は縮尺どおりではない。これらの実施形態は、非限定的で例示的なものであり、図面のいくつかの図にわたって、同一の符号は、同一の構造を示す。
本開示のいくつかの実施形態に係る例示的なノイズ制御システムを示す模式図である。 ユーザの耳の例示的な解剖学的構造を示す模式図である。 本開示のいくつかの実施形態に係る例示的な空気伝導経路及び骨伝導経路を示す模式図である。 本開示のいくつかの実施形態に係るアクティブノイズ制御のための例示的なプロセスを示すフローチャートである。 本開示のいくつかの実施形態に係るアクティブノイズ制御のための例示的なプロセスを示すフローチャートである。 本開示のいくつかの実施形態に係る例示的なノイズ信号及びノイズ補正信号を示す模式図である。 本開示のいくつかの実施形態に係る例示的なノイズ制御システムを示す模式図である。 本開示のいくつかの実施形態に係る例示的なノイズ制御システムを示す模式図である。 本開示のいくつかの実施形態に係る例示的なノイズ制御システムを示す模式図である。 本開示のいくつかの実施形態に係る例示的なデータ処理装置を示す模式図である。 本開示のいくつかの実施形態に係る例示的なデータ処理装置を示す模式図である。 本開示のいくつかの実施形態に係る例示的なデータ処理装置を示す模式図である。 本開示のいくつかの実施形態に係る例示的なデータ処理装置を示す模式図である。 本開示のいくつかの実施形態に係る例示的なデータ処理装置を示す模式図である。 本開示のいくつかの実施形態に係る例示的なデータ処理装置を示す模式図である。

以下の詳細な説明では、関連する開示の徹底的な理解を提供するために、詳細の内容は多く例示される。ただし、本開示がこのような詳細の内容なしでも実施できることは当業者には明らかである。また、公知の方法、手順、システム、構成要素、及び／又は回路については、本開示の態様の不必要な曖昧さを回避するために、詳細なしに、比較的高レベルで説明された。開示された実施形態の種々の変形例は、当業者には容易に明らかであり、本明細書で定義された一般原則は、本開示の精神及び範囲から逸脱することなく、他の実施形態や用途にも適用可能である。したがって、本開示は、示された実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に従った最も広い範囲を与えられるべきである。

なお、本明細書において、「システム」、「エンジン」、「ユニット」、「モジュール」、及び／又は「ブロック」という用語を用いた場合は、異なる階層の異なる構成要素、素子、部品、セクション、又はアセンブリを昇順で区別するための方法であることを理解されたい。ただし、同じ目的を達成できれば、他の表現によって用語を置き換えてもよい。

また、ユニット、エンジン、モジュール又はブロックは、他のユニット、エンジン、モジュール又はブロックに対して、「ＯＮ」、「接続」又は「結合」されている場合、明確に示されていない限り、他のユニット、エンジン、モジュール又はブロックに直接配置され、接続や結合され、又は通信してもよく、介在するユニット、エンジン、モジュール又はブロックが存在してもよいことを理解されたい。本明細書において、用語「及び／又は」は、関連する１つ又は複数の用語のいずれか又は全ての組み合わせを含む。

なお、本明細書において使用される用語は、特定の実施形態を説明するためのものであり、限定的なものではない。本明細書において、単数形「ａ」、「ａｎ」、「ｔｈｅ」は、明確に示されていない限り、複数形も含むことを意図してもよい。さらに、本明細書において、用語「備える」及び／又は「含む」が使用された場合には、記載された特徴、整数、ステップ、動作、素子及び／又は構成要素の存在を特定するためのものであるが、１つ又は複数の他の特徴、整数、ステップ、動作、素子、構成要素及び／又はこれらのグループの存在や追加を排除するためのものではないことを理解されたい。

また、各素子間（例えば、レイヤ間）の空間的及び機能的な関係は、「接続」、「係合」、「インタフェース」、「結合」等の様々な用語を使用して説明される。また、本明細書において、第１の素子と第２の素子との関係は、「直接」と明確に記載されていない限り、第１の素子と第２の素子との間に他の介在要素が存在しない直接的な関係だけでなく、第１の素子と第２の素子との間に１つ又は複数の介在素子が（空間的又は機能的に）存在する間接的な関係も含むものとする。一方、ある構成要素が他の要素と「直接」接続されている、係合されている、インタフェースされている、又は結合されていると言うときには、介在する素子は存在しない。また、各素子間の空間的及び機能的な関係は、様々な方法で達成することができる。例えば、２つの素子間の機械的な接続には、溶接接続、キー接続、ピン接続、締まり嵌め接続等が含まれてもよく、これらの任意の組み合わせが含まれてもよい。素子間の関係を説明するために使用される他の用語は、同様に解釈されるべきである（例えば、「間」と「間で直接」、「隣接」、「直接隣接」等）。

本開示の一態様は、ノイズ制御システムに関する。上記ノイズ制御システムは、データ処理装置、検出器及び骨伝導スピーカーを含んでもよい。上記検出器は、ノイズ信号を生成するように構成されてもよい。上記ノイズ信号は、一次ノイズ（例えば、周囲音）又は残留音（例えば、ユーザの蝸牛を介して伝達されたノイズ）を表してもよい。上記データ処理装置は、上記ノイズ信号に基づいてノイズ補正信号を決定するように構成されてもよい。上記骨伝導スピーカーは、上記ノイズ補正信号に基づいてアンチノイズ音を生成して、上記ノイズを低減又はキャンセルするように構成されてもよい。

本開示のいくつかの実施形態によれば、上記システムは、フィードフォワード式ノイズ制御経路、フィードバック式ノイズ制御経路又はハイブリッド式ノイズ制御経路において決定されたノイズ補正信号を用いてノイズを低減することができる。ノイズ補正信号は、ノイズ信号に対して位相変調及び／又は振幅変調を行うことにより決定されてもよい。いくつかの実施形態において、位相変調及び／又は振幅変調は、異なる伝達経路及び／又は異なる伝達媒体を介した音の伝達特性、個体差等、又はこれらの任意の組み合わせを含む１つ又は複数の要因を考慮して行われてもよい。これにより、ノイズ低減の効果を高めることができ、優れたユーザ体験を提供することができる。

また、いくつかの実施形態において、本明細書に開示されるノイズ制御システムは、オープンデザインのヘッドホンに利用されてもよい。骨伝導スピーカーから出力されたアンチノイズ音は、骨伝導経路を介してユーザに伝達されて知覚されてもよい。骨伝導経路において、音（例えば、アンチノイズ音）は、異なる周波数の機械的振動に変換され、頭蓋骨、骨迷路、内耳のリンパ液、ラセン器、聴覚神経、ユーザの聴覚中心、又はこれらの任意の組み合わせを介して伝達されてもよい。骨伝導技術を用いることにより、ユーザの耳が開いている場合、又は一部が開いている場合に、アクティブノイズ低減を実現することができる。ノイズ低減のためのクローズドデザインを用いた従来の空気伝導ヘッドホンと比較して、オープンデザインのヘッドホンの方が耳により快適であり、ユーザ体験を高めることができる。

以下の説明は、ノイズ低減方法及び／又はシステムの理解を容易にするためのものである。本開示において、用語「ノイズ」とは、不快な音、大きな音、耳障りな音と判断される騒音を指してもよい。ノイズは、広帯域ノイズ（例えば、ガンショットのインパルスノイズ）又は狭帯域ノイズ（例えば、自動車の燃焼エンジンによって引き起こされるノイズ）であってもよい。また、本開示において、用語「ノイズ信号」とは、ノイズを表す可能性のある電気機器（例えば、検出器）によって生成された信号を指してもよい。これにより、本開示の範囲が限定されるものではない。また、当業者に対しては、本開示の指導の下で、ある程度の変形、変更及び／又は修正が推定されてもよい。これらの変形、変更及び／又は修正は、本開示の範囲から逸脱するものではない。

図１は、本開示のいくつかの実施形態に係る例示的なノイズ制御システム１００を示す模式図である。ノイズ制御システム１００は、ノイズを低減又はキャンセルするように構成されてもよい。ノイズ制御システム１００は、種々の部位、及び／又は、装着可能な装置（例えば、ノイズキャンセリングヘッドホン、骨伝導ヘッドホン）、医療装置（例えば、呼吸補助装置、持続的気道陽圧（ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｐｏｓｉｔｉｖｅ ａｉｒｗａｙ ｐｒｅｓｓｕｒｅ）装置）、消音器、いびき防止装置等、又はこれらの任意の組み合わせに適用することができる。いくつかの実施形態において、ノイズ制御システム１００は、オープンデザインのヘッドホンに用いられるオープンイヤー式ノイズ制御システムであってもよい。本明細書に用いられるように、オープンデザインのヘッドホンとは、ある外部ノイズ（例えば、周囲音）がヘッドホンの出力（例えば、音楽）と混ざり合うように設計されたヘッドホンを指す。

いくつかの実施形態において、ノイズ制御システム１００は、ノイズ（例えば、騒音）を低減又はキャンセルするためのアクティブノイズ制御システムであってもよい。上記アクティブノイズ制御システムは、重ね合わせの原理に基づいてノイズを消す電気音響又は電気機械サブシステムを含んでもよい。例えば、ノイズ制御システム１００が、ノイズと同じ振幅で逆位相のアンチノイズ音を生成し、ノイズと合成することで、ノイズの低減又はキャンセルを行うようにしてもよい。アンチノイズ音は、ノイズを低減するためのノイズ補正信号と、ノイズを表すノイズ信号とに基づいて決定されてもよい。

ノイズ制御システム１００は、フィードフォワード式ノイズ制御システム、フィードバック式ノイズ制御システム又はハイブリッド式ノイズ制御システムであってもよい。上記フィードフォワード式ノイズ制御システムの１つ又は複数の構成要素がフィードフォワード式ノイズ制御経路を構成してもよい。信号（例えば、フィードフォワードノイズ信号、フィードフォワードノイズ補正信号）は、フィードフォワード式ノイズ制御経路を介して伝送されてもよい。上記フィードバック式ノイズ制御システムの１つ又は複数の構成要素がフィードバック式ノイズ制御経路を構成してもよい。信号（例えば、フィードバックノイズ信号、フィードバックノイズ補正信号）は、フィードバック式ノイズ制御経路を介して伝送されてもよい。

例示的なフィードフォワード式ノイズ制御システムでは、フィードフォワード式検出器（例えば、マイクロフォン）は、ヘッドセットの外部に配置されて、フィードフォワード式ノイズ制御経路におけるフィードフォワードノイズ信号を決定してもよい。フィードフォワードノイズ信号は、一次ノイズ信号であってもよい。一次ノイズ信号は、周囲ノイズなどの一次ノイズを表してもよい。上記フィードフォワード式ノイズ制御システムは、フィードフォワードノイズ信号に基づいて、一次ノイズ補正信号（又はフィードフォワードノイズ補正信号と呼ばれる）を決定するように構成されてもよい。

例示的なフィードバック式ノイズ制御システムでは、フィードバック式検出器（例えば、エラーマイクロフォン）は、ヘッドセットやイヤフォンの内部に配置されてもよい。また、フィードバック式検出器は、ユーザの耳のフィードバックノイズ（例えば、ユーザの内耳を介して伝達されたノイズ）を検出することにより、フィードバックノイズ信号を生成してもよい。上記フィードバック式ノイズ制御システムは、フィードバックノイズ信号に基づいてフィードバックノイズ補正信号を決定するように構成されてもよい。例えば、フィードバックノイズ信号は、残留ノイズを表す残留ノイズ信号であってもよい。フィードバックノイズ補正信号は、残留ノイズ補正信号とも呼ばれる。

例示的なハイブリッド式ノイズ制御システムは、フィードフォワード式検出器とフィードバック式検出器とを用いてもよい。上記ハイブリッド式ノイズ制御システムは、フィードフォワード式検出器により生成されたフィードフォワードノイズ信号と、フィードバック式検出器により生成されたフィードバックノイズ信号との両方に基づいてノイズ補正信号を決定するように構成されてもよい。上記ハイブリッド式ノイズ制御システムは、上述したように、フィードフォワード式ノイズ制御経路とフィードバック式ノイズ制御経路との両方を含んでもよい。フィードフォワード式ノイズ制御経路により、ノイズ（例えば、周囲ノイズ）の大部分を低減又はキャンセルすることができる。フィードバック式ノイズ制御経路は、残留ノイズを監視し、残留ノイズを低減又はキャンセルするために用いることができる。

本明細書に用いられるように、用語「ノイズ制御」とは、例えば、完全又は部分的なノイズ低減、キャンセル、平準化、平滑化等の、任意のノイズパラメータ（例えば、トーン、ピッチ、ラウドネス（又は振幅又は強度）、品質及び／又は位相）の任意のタイプ及び／又は程度の制御、調整、規制を含んでもよい。

図１に示すように、ノイズ制御システム１００は、データ処理装置１１０と、検出器１２０と、スピーカー１３０と、記憶装置１４０と、通信装置１５０と、Ｉ／Ｏ装置１６０と、電源装置１７０とを含む。いくつかの実施形態において、ノイズ制御システム１００の２つ又は複数の構成要素は、互いに接続及び／又は通信可能であってもよい。例えば、Ｉ／Ｏ装置１６０及び記憶装置１４０は、通信装置１５０と電気的に接続されてもよい。他の例として、スピーカー１３０は、通信装置１５０又はネットワーク１８０を介してデータ処理装置１１０と通信してもよい。本明細書に用いられるように、２つの構成要素間の接続は、無線接続、有線接続、データの送受信を可能にする他の通信接続、及び／又はこれらの接続の組み合わせを含んでもよい。無線接続は、例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）リンク、ＷｉＦｉ（登録商標）リンク、ＷｉＭＡＸ（登録商標）リンク、ＷＬＡＮリンク、ＺｉｇＢｅｅリンク、モバイルネットワークリンク（例えば、３Ｇ、４Ｇ、５Ｇ等）等、又はこれらの組み合わせを含んでもよい。有線接続は、例えば、同軸ケーブル、通信ケーブル（例えば、電気通信ケーブル）、フレキシブルケーブル、スパイラルケーブル、非金属シースケーブル、金属シースケーブル、マルチコアケーブル、ツイストペアケーブル、リボンケーブル、シールドケーブル、二本鎖ケーブル、光ファイバ、電気ケーブル、光ケーブル、電話線等、又はこれらの任意の組み合わせを含んでもよい。

データ処理装置１１０は、データを処理するように構成されてもよい。データは、音信号（例えば、ノイズ信号、音声信号）、人の特性に関する情報（例えば、骨密度）、環境に関する情報（例えば、温度）等、又はこれらの任意の組み合わせを含んでもよい。上記データは、検出器１２０によって取得されてもよく、他のソース（例えば、記憶装置１４０）から検索されてもよい。上記データは、例えば、検出器１２０により取得された１つ又は複数のノイズ信号を含んでもよい。データ処理装置１１０は、これらのデータに基づいて、ユーザ特性判定、ノイズ認識、音声認識、ノイズ低減動作、制御信号の生成、アナログデジタル変換、デジタルアナログ変換、時間領域と周波数領域との間の信号変換、異なる周波数帯域を有する複数のサブバンド信号への信号分割等を行うように構成されてもよく、又はこれらの任意の組み合わせを行うように構成されてもよい。

いくつかの実施形態において、データ処理装置１１０は、ノイズ信号に基づいてノイズ補正信号を決定するように構成されてもよい。ノイズ信号は、ノイズを表してもよい。ノイズは、一次ノイズ、残留ノイズ等、又はこれらの組み合わせであってもよい。ノイズのノイズ源は、ノイズ制御システム１００に関係するものであってもよく、関係しないものであってもよい。また、ノイズ補正信号は、アンチノイズ音を決定してノイズを低減又はキャンセルするために用いられてもよい。例えば、図４に示すように、アンチノイズ音は、ノイズと同じ振幅を有するが、位相が逆のもの（いわゆる逆位相）であってもよい。ノイズ補正信号は、デジタル信号又はアナログ信号であってもよい。ノイズ補正信号は、時間領域の信号又は周波数領域の信号であってもよい。ノイズ補正信号は、広帯域信号又は狭帯域信号であってもよい。いくつかの実施形態において、ノイズ補正信号は、複数のサブバンドノイズ補正信号を含んでもよい。データ処理装置１１０は、例えば、パルス幅変調（ＰＷＭ）、デジタル信号、アナログ信号の任意の形態でノイズ補正信号を出力してもよい。いくつかの実施形態において、ノイズ補正信号は、複数の信号を含んでもよく、データ処理装置１１０は、信号の合成信号を出力してもよく、又は信号をそれぞれ出力若しくは並列に出力してもよい。

いくつかの実施形態において、データ処理装置１１０は、信号プロセッサ（例えば、図５～図７に示すようなフィードフォワード式信号プロセッサ５２１、フィードバック式信号プロセッサ５２２）、フィルタ、センサ、メモリ等、又はこれらの任意の組み合わせを含んでもよい。例えば、データ処理装置１１０は、図８～図１３に示すような１つ又は複数の構成要素を含んでもよい。データ処理装置１１０は、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）であってもよい。例えば、データ処理装置１１０は、チップ（ＳＯＣ）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈチップ、ＤＳＰチップ、又はＤＳＰ集積回路（ＩＣ）を備えたコーデック上に実装されてもよい。

検出器１２０は、ノイズ信号を生成するように構成されてもよい。ノイズ信号は、ノイズを表してもよい。ノイズ信号は、デジタル信号又はアナログ信号であってもよい。ノイズ信号は、時間領域の信号又は周波数領域の信号であってもよい。ノイズ信号は、広帯域信号又は狭帯域信号であってもよい。ノイズ信号は、フルバンドノイズ信号又はサブバンドノイズ信号であってもよい。いくつかの実施形態において、ノイズ信号は、複数のサブバンドノイズ信号を含んでもよい。いくつかの実施形態において、ノイズ信号は、フィードフォワード式ノイズ制御経路に対応するフィードフォワードノイズ信号又はフィードバック式ノイズ制御経路に対応するフィードバックノイズ信号であってもよい。

ノイズ信号は、物理的、化学的及び／又は生物学的効果に基づいて検出されてもよい。例えば、ノイズは、測定可能な物理量（例えば、電圧、電流、電荷、電気インピーダンス、磁界強度）に変換されてもよく、測定可能な物理量は、電気信号の形態のノイズ信号に変換されてもよい。他の例として、ノイズは、測定可能な化学的又は生物学的量に変換されてもよく、化学的又は生物学的量は、電気信号の形態のノイズ信号に変換されてもよい。

検出器１２０は、直接的又は間接的にノイズを検出してノイズ信号を生成してもよい。例えば、検出器１２０は、ノイズの機械的な振動に基づいて、ノイズ信号を生成してもよい。他の例として、検出器１２０は、ノイズに対応する中間量（例えば、脳波）でノイズ信号を生成してもよい。

いくつかの実施形態において、検出器１２０が生成するノイズ信号は、一次ノイズ信号を含んでもよい。一次ノイズ信号は、一次ノイズ（例えば、周囲ノイズ）を表してもよい。一次ノイズ信号は、上記フィードフォワード式ノイズ制御経路において、フィードフォワードノイズ信号として処理されてもよい。追加的又は代替的に、ノイズ信号は、残留ノイズ信号を含んでもよい。残留ノイズ信号は、残留ノイズを表してもよい。残留ノイズ信号は、上記フィードバック式ノイズ制御経路において、フィードバックノイズ信号として処理されてもよい。

いくつかの実施形態において、検出器１２０は、ノイズ低減効果を評価するように構成されてもよい。ノイズ低減効果の評価は、残留ノイズの強度、及び基準値とユーザの骨伝導経路を介した音の伝達時刻との差等の１つ又は複数のパラメータに基づいて行われてもよい。いくつかの実施形態において、検出器１２０は、複数の検出器を含む検出器アレイであってもよく、上記複数の検出器は、例えば、直線状、平面状、円筒状、球面状に配置されてもよい。

検出器１２０は、音響電気変換器、光電変換器、電気化学センサ、神経監視装置、脳波監視装置等、又はこれらの任意の組み合わせを含んでもよい。例えば、検出器１２０は、加速度計を含み、ノイズに関連する振動を検出してもよい。他の例として、検出器１２０は、マイクロフォン、エラーマイクロフォン等の音響電気変換器を含んでもよい。例示的なマイクロフォンは、リボンマイクロフォン、マイクロ－エレクトロ－機械的システム（ＭＥＭＳ）マイクロフォン、ダイナミックマイクロフォン、圧電マイクロフォン、コンデンサマイクロフォン、カーボンマイクロフォン、アナログマイクロフォン、デジタルマイクロフォン等、又はこれらの任意の組み合わせを含んでもよい。上記マイクロフォンは、無指向性マイクロフォン、単指向性マイクロフォン、双指向性マイクロフォン、カージオイド型マイクロフォン等、又はこれらの任意の組み合わせを含んでもよい。いくつかの実施形態において、上記マイクロフォンは、特定の周波数（例えば、２０Ｈｚ～２０，０００Ｈｚ、１０００Ｈｚ～３０００Ｈｚ、３００Ｈｚ～３０００Ｈｚ、２０Ｈｚ～２００Ｈｚ等）の音に敏感であってもよい。

いくつかの実施形態において、検出器１２０は、複数の音響電気変換器を含んでもよい。音響電気変換器の周波数応答特性は、同一であってもよく、異なってもよい。例えば、検出器１２０は、複数のサブバンドノイズ信号を検出するように、周波数応答特性の異なる複数の音響電気変換器を含んでもよい。選択的に、音響電気変換器は、任意の構成で配置されてもよい。例えば、検出器１２０は、ヘッドセットに用いられる２つの無指向性マイクロフォンを含んでもよい。上記２つの無指向性マイクロフォンは、ヘッドセットのユーザの口に対して異なる位置に配置されてもよい。

いくつかの実施形態において、検出器１２０は、生体監視装置（例えば、神経伝達物質センサ、神経監視装置、脳波監視装置）を含んでもよい。生体監視装置は、ユーザの１つ又は複数の生物学的特性を監視することにより、ユーザが知覚するノイズを表すノイズ信号を決定するように構成されてもよい。例えば、ユーザが知覚するノイズは、残留ノイズであってもよい。ユーザの生物学的特性は、ユーザの脳波、体温、ニューロンの活動等、又はこれらの任意の組み合わせを含んでもよい。いくつかの実施形態において、上記生体監視装置は、基準値と、ユーザの骨伝導経路を介した音の伝達時刻との間の時間差を決定するように構成されてもよい。基準値は、予め設定された値であってもよい。いくつかの実施形態において、検出器１２０は、図５～図７に示すように、オーディオセンサ５１０又はフィードバック式信号検出器５３０であってもよい。

スピーカー１３０は、音信号に基づいて音を生成するように構成されてもよい。スピーカー１３０は、１つ又は複数の骨伝導スピーカー、空気伝導スピーカー等、又はこれらの組み合わせを含んでもよい。いくつかの実施形態において、スピーカー１３０は、骨伝導スピーカーを含んでもよい。例えば、骨伝導スピーカーは、振動板と変換器とを含んでもよい。上記変換器は、例えば、電気信号を機械的な振動に変換することにより振動を発生させるように構成されてもよい。上記変換器は、上記振動板を振動するように駆動してもよい。単なる例として、上記振動板は、変換器と機械的に接続され、変換器とともに振動してもよい。上記振動板がユーザの皮膚に接触して、人の組織や骨を介して聴覚神経に振動を伝達してもよく、これにより、ユーザは音を聞くことができる。いくつかの実施形態において、上記骨伝導スピーカーは、ノイズ補正信号に基づいて、アンチノイズ音を生成してもよい。ノイズ補正信号は、データ処理装置１１０によって決定されてもよく、他のソース（例えば、記憶装置１４０）から検索されてもよい。アンチノイズ音は、上記アンチノイズ音とノイズとの間の相殺的干渉に基づいてノイズを低減又はキャンセルするように構成されてもよい。いくつかの実施形態において、ノイズ制御システム１００は、複数のスピーカー１３０を含んでもよく、これら複数のスピーカー１３０は、例えば、リニアデザインアレイ、プレーナーアレイ、シリンドリカルアレイ、又は球面アレイに配置されてもよい。

記憶装置１４０は、データ及び／又は命令を記憶してもよい。記憶装置１４０は、検出器１２０及び／又はデータ処理装置１１０から取得したデータを記憶してもよい。いくつかの実施形態において、記憶装置１４０は、ノイズ制御システム１００が本開示に記載された例示的な方法を行うために実行又は使用することができるデータ及び／又は命令を記憶してもよい。いくつかの実施形態において、記憶装置１４０は、大容量記憶装置、リムーバブル記憶装置、揮発性読み出し及び書き込みメモリ、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）等、又はこれらの任意の組み合わせを含んでもよい。例示的な大容量記憶装置は、磁気ディスク、光ディスク、ソリッドステートドライブ等を含んでもよい。例示的なリムーバブル記憶装置は、フラッシュドライブ、フロッピディスク、光ディスク、メモリカード、ジップディスク、磁気テープ等を含んでもよい。例示的な揮発性読み出し及び書き込みメモリは、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）を含んでもよい。例示的なＲＡＭは、ダイナミックＲＡＭ（ＤＲＡＭ）、ダブルデートレート同期ダイナミックＲＡＭ（ＤＤＲ ＳＤＲＡＭ）、スタティックＲＡＭ（ＳＲＡＭ）、サイリストＲＡＭ（Ｔ－ＲＡＭ）、ゼロコンデンサＲＡＭ（Ｚ－ＲＡＭ）等を含んでもよい。例示的なＲＯＭは、マスクＲＯＭ（ＭＲＯＭ）、プログラム可能ＲＯＭ（ＰＲＯＭ）、消去・プログラム可能ＲＯＭ（ＰＥＲＯＭ）、電気的消去・プログラム可能ＲＯＭ（ＥＥＰＲＯＭ）、コンパクトディスクＲＯＭ（ＣＤ－ＲＯＭ）及びデジタル多用途ディスク等を含んでもよい。いくつかの実施形態において、記憶装置１４０は、クラウドプラットフォーム上に実装されてもよい。単なる例として、クラウドプラットフォームは、プライベートクラウド、パブリッククラウド、ハイブリッドクラウド、コミュニティクラウド、分散型クラウド、インタークラウド、マルチクラウド等、又はこれらの任意の組み合わせを含んでもよい。

いくつかの実施形態において、記憶装置１４０は、ネットワーク１８０に接続されて、ノイズ制御システム１００内の１つ又は複数の構成要素（例えば、データ処理装置１１０、検出器１２０、スピーカー１３０等）と通信してもよい。ノイズ制御システム１００の１つ又は複数の構成要素は、ネットワーク１８０を介して、記憶装置１４０に記憶されたデータ又は命令にアクセスしてもよい。いくつかの実施形態において、記憶装置１４０は、ノイズ制御システム１００内の１つ又は複数の構成要素（例えば、データ処理装置１１０、検出器１２０、スピーカー１３０等）と直接接続されてもよく、通信してもよい。いくつかの実施形態において、記憶装置１４０は、データ処理装置１１０の一部であってもよい。

通信装置１５０は、ノイズ制御システム１００の１つ又は複数の構成要素、又は他の装置（例えば、スマートフォン）と通信するように構成されてもよい。通信装置１５０は、１つ又は複数の通信プロトコル、例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、ＺｉｇＢｅｅ、ＷｉＦｉ、セルラーネットワーク、狭帯域モノのインターネット（ＮＢ－ＩｏＴ）／５Ｇ、２Ｇ／３Ｇ／４Ｇ、ＧＰＲＳ、ＺーＷａｖｅ等、又はこれらの任意の組み合わせを用いてもよい。例えば、通信装置１５０は、装置に組み込まれたアプリと通信して制御信号を受信してもよい。

Ｉ／Ｏ装置１６０は、信号、データ、情報等を入力及び／又は出力してもよい。いくつかの実施形態において、Ｉ／Ｏ装置１６０は、ユーザとノイズ制御システム１００との対話を可能にすることができる。例えば、Ｉ／Ｏ装置１６０は、制御信号を受信して、ノイズ制御システム１００の１つ又は複数の構成要素を制御するように構成されてもよい。いくつかの実施形態において、Ｉ／Ｏ装置１６０は、入力装置と出力装置とを含んでもよい。入力装置は、キーボード、（例えば、ハプティクス又は触覚フィードバックを備えた）タッチスクリーン、音声入力、アイトラッキング入力、脳監視システム、又は、他の同等な入力メカニズムを介して入力可能な英数字及びキーを含んでもよい。入力装置を介して受信された入力情報は、更なる処理のために、例えば、バスを介して他の構成要素（例えば、処理装置１４０）に送信されてもよい。他の種類の入力装置は、マウス、トラックボール、カーソル方向キー等のカーソル制御装置を含んでもよい。出力装置は、ディスプレイ（例えば、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、発光ダイオード（ＬＥＤ）ベースのディスプレイ、フラットパネルディスプレイ、曲面スクリーン、テレビジョン装置、ブラウン管（ＣＲＴ）、タッチスクリーン）、スピーカー、プリンタ等、又はこれらの組み合わせを含んでもよい。

電源装置１７０は、ノイズ制御システム１００の１つ又は複数の構成要素に電力を供給するように構成されてもよい。例えば、電源装置１７０は、充電式電池、着脱式電池、リチウム電池等の電池であってもよい。いくつかの実施形態において、ノイズ制御システム１００は、１つ又は複数のモードで動作してもよい。ノイズ制御システム１００は、上記１つ又は複数のモードのそれぞれにおいて、特定の周波数を有するノイズを低減又はキャンセルすることに敏感であってもよい。

なお、ノイズ制御システム１００の上記の説明は例示的なものであり、本開示の範囲の限定を意図するものではない。様々な代替、修正及び変形が当業者にとって明らかである。また、本明細書に記載された例示的な実施形態の特徴、構造、方法及び他の特性を様々な方式で組み合わせることにより、追加及び／又は代替の例示的な実施形態を得ることができる。例えば、ノイズ制御システム１００は、１つ又は複数の追加的な構成要素を含んでもよい。追加的又は代替的に、上述したノイズ制御システム１００の１つ又は複数の構成要素を省略してもよい。例えば、記憶装置１４０及び／又はＩ／Ｏ装置１６０を省略してもよい。他の例として、ノイズ制御システム１００の２つ又は複数の構成要素は、１つの構成要素に統合されてもよい。単なる例として、記憶装置１４０及び／又はＩ／Ｏ装置１６０は、データ処理装置１１０に統合されてもよい。追加的又は代替的に、通信装置１５０は、Ｉ／Ｏ装置１６０に統合されてもよい。

図２Ａは、ユーザの耳２００Ａの例示的な解剖学的構造を示す模式図である。耳２００Ａは、耳介２０１、外耳道２０２、鼓膜２０３、耳小骨連鎖２０４、耳管２０５、三半規管２０６、蝸牛２０７及び聴覚神経２０８を含んでもよい。外耳は、耳介２０１及び外耳道２０２を含んでもよい。中耳は、鼓膜２０３、耳小骨連鎖２０４及び耳管２０５を含んでもよい。内耳は、三半規管２０６及び蝸牛２０７を含んでもよい。人は、骨を介して音を聞くことができ（すなわち、骨伝導）、及び／又は鼓膜を介して音を聞くことができる（すなわち、空気伝導）。

図２Ａに示すように、空気伝導（ＡＣ）経路２１１は、外耳道２０２、鼓膜２０３及び蝸牛２０７を含んでもよい。空気伝導経路２１１では、鼓膜２０３は、ノイズ２１０の音波を振動に変換して、該振動を蝸牛２０７に伝達することができる。蝸牛２０７は、ノイズ２１０に対応する信号をユーザの脳に送信できる聴覚神経２０８に接続されてもよい。

骨伝導（ＢＣ）経路２２１は、ユーザの１つ又は複数の骨と、蝸牛２０７と、骨伝導装置（例えば骨伝導スピーカー２２０）とによって形成されてもよい。骨伝導経路２２１において、骨伝導装置は、上述した空気伝導経路２１１の鼓膜２０３と同様又は類似の機能を有してもよい。骨伝導装置は、音波を発生させて振動に変換し、骨（又は頭蓋骨）及びユーザの皮膚を介して蝸牛２０７に送受信されてもよい。また、蝸牛２０７は、音に対応する信号をユーザの脳に送信できる聴覚神経２０８に接続されてもよい。なお、骨伝導経路２２１の上記の説明は例示的なものであり、本開示の範囲の限定を意図するものではない。例えば、骨伝導経路２２１は、ユーザの顎骨及び／又は頬骨を含んでもよい。

図２Ｂは、本開示のいくつかの実施形態に係る例示的な空気伝導経路２１１及び例示的な骨伝導経路２２１を示す模式図である。音は、空気伝導経路２１１又は骨伝導経路２２１を介してユーザの蝸牛２０７に伝達されてもよい。音の音伝達損失（ＳＴＬ）は、例えば、音の性質（例えば、周波数）及び音伝達経路（例えば、伝達媒体）の影響を受ける場合がある。アクティブノイズ制御システムでは、異なる音伝達経路の音伝達損失を考慮する必要がある。

空気伝導経路２１１では、ノイズ２１０（又は空気伝導ノイズと呼ばれる）は、外耳道２０２を介してユーザの蝸牛２０７に伝達されてもよい。また、ノイズ２１０の強さをE_ACとして表すことができる。ノイズ２１０は、空気伝導経路２１１内のバリア（例えば、図２Ａに示す外耳道２０２及び鼓膜２０３）に伝達されたり、吸収されたり、反射されたりしてもよい。ノイズ２１０は、空気伝導経路２１１に沿って伝達され、ユーザの蝸牛２０７により受け取られてもよい。説明の便宜上、ユーザにより受け取られたノイズ２１０をノイズＡとして、ユーザにより受け取られたノイズＡの強さをU_ACとして表すことができる。また、空気伝導経路２１１の伝達関数H_ACは、以下の式（１）により求めることができる。

骨伝導経路２２１では、ノイズ２１０を低減又は抑制するためのアンチノイズ音（又は骨伝導音と呼ばれる）は、１つ又は複数の骨２２４（例えば、側頭骨）を介してユーザの蝸牛２０７に伝達されてもよい。アンチノイズ音は、骨伝導スピーカー２２３により生成してもよい。アンチノイズ音は、骨伝導経路２２１内のバリア（例えば、ユーザの側頭骨及び筋肉）に伝達されたり、吸収されたり、反射されたりしてもよい。例えば、アンチノイズ音は、骨伝導経路２２１に沿って伝達され、ユーザの蝸牛２０７により受け取られてもよい。説明の便宜上、ユーザにより受け取られたアンチノイズ音をアンチノイズ音Ｂとして、本来のアンチノイズ音の強さをE_BCとして表すことができる。ユーザにより受け取られたアンチノイズ音Ｂの強さをU_BCとして表すことができる。また、骨伝導経路２２１の伝達関数H_BCは、以下の式（２）により求めることができる。

いくつかの実施形態において、ノイズＡとアンチノイズ音Ｂとの間で所望の相殺的干渉を実現するためには、ノイズＡの強さ（すなわち、U_AC）とアンチノイズ音Ｂの強さ（すなわち、U_BC）とを等しくする必要がある。理想的には、空気伝導経路２１１の伝達関数H_ACが骨伝導経路２２１の伝達関数H_BCと等しく、かつ、ノイズ２１０の強さE_ACが本来のアンチノイズ音の強さE_BCと等しい場合、ノイズＡの強さU_ACは、アンチノイズ音Ｂの強さU_BCと等しくてもよい。しかし、E_ACがE_BCと等しい場合でも、空気伝導経路２１１の伝達関数と骨伝導経路２２１の伝達関数との間に差があり、U_ACとU_BCとの差につながる場合がある。このような場合には、アンチノイズ音Ｂの強さU_BCがノイズＡの強さU_ACと等しくなるようにアンチノイズ音の振幅を変調する必要がある。

空気伝導経路２１１の伝達関数と骨伝導経路２２１の伝達関数との関係は、以下の式（３）により求めることができる。

ここで、A_tは、フィードフォワード式ノイズ制御経路におけるアンチノイズ音を決定するための振幅調整係数を指す。

いくつかの実施形態において、ノイズＡとアンチノイズ音Ｂとの間の所望の相殺的干渉を蝸牛２０７において実現するために、データ処理装置１１０が、以下の式（４）によりノイズ補正信号を生成するための変調動作を行うようにしてもよい。

ここで、S_n(n)は低減対象のノイズ２１０を表すノイズ信号、A_tは振幅調整係数、

はノイズ補正信号、

はノイズ信号S_n(n)と同じ振幅を有するが、位相が逆の信号を指す。ノイズ補正信号は、骨伝導スピーカー２２３の入力信号として用いられて、ノイズ２１０を低減するためのアンチノイズ音を生成してもよい。

いくつかの実施形態において、ノイズ２１０を表すノイズ信号は、周波数帯域の異なるＮ個のサブバンドノイズ信号を含んでもよい。ノイズ補正信号

は、複数のサブバンドノイズ補正信号を含んでもよい。例えば、ノイズ補正信号を

として表すことができ、ここで、A_iはｉ番目のサブバンドノイズ信号の振幅調整係数、Ｎはサブバンドノイズ信号の計数（又は数）、

はｉ番目のサブバンドノイズ信号S_i(n)と同じ振幅を有するが、位相が逆の信号を指す。

いくつかの実施形態において、ノイズＡが空気伝導経路２１１に沿って蝸牛２０７に伝達された時刻と、ノイズ音Ｂが骨伝導経路２２１に沿ってアンチ蝸牛２０７に伝達された時刻との間には、時間差が存在する可能性がある。該時間差は、ノイズ信号S_n(n)とその逆位相信号

との位相差につながる可能性がある。位相差がフィルタの安定性に与える影響と、位相差に起因する周囲ノイズ（例えば、高周波の周囲ノイズ）とを低減又は除去するためには、位相差を補償する必要がある。例えば、ノイズ２１０のノイズ補正信号を生成するために位相補償を行う必要がある。周波数領域の位相シフトは、時間領域の遅延にマッピングされてもよい。位相補償は、空気伝導音が空気伝導経路２１１に沿って蝸牛２０７に伝達されるのに要する第１の時間と、骨伝導音が骨伝導経路２２１に沿って蝸牛２０７に伝達されるのに要する第２の時間との間の時間差ΔＴに基づいて行われてもよい。例えば、位相補償されたノイズ補正信号を

として表すことができる。他の例として、位相補償されたノイズ補正信号は、複数のサブバンドノイズ補正信号を含んでもよい。例えば、位相補償されたノイズ補正信号を

として表すことができる。

いくつかの実施形態において、ノイズＡとアンチノイズ音Ｂとの間の所望の相殺的干渉を蝸牛２０７において実現するために、データ処理装置１１０が、以下の式（５）によりノイズ補正信号を生成するための変調動作を行うようにしてもよい。

また、ユーザが異なると、頭蓋骨の密度又は大きさ、外耳道の長さ、及び／又は、耳の内部音の伝達効率が異なってもよい。ある伝導経路（例えば、骨伝導経路及び／又は空気伝導経路）における音の伝達速度は、ユーザによって異なってもよい。固形物質での音速は速いが、異なるユーザの伝導経路における同じ音の伝達時刻は依然として異なってもよい。該伝達時刻の差が位相シフトに対応し、特に高周波の狭帯域ノイズのノイズ低減効果に影響を与える可能性がある。また、ノイズ補正信号を決定するために時間差k_eを導入してもよい。時間差k_eは、基準値と、ユーザの骨伝導経路を介した音の伝達時刻との時間差であってもよい。基準値は、予め設定された値であってもよい。予め設定された値は、統計的方法によって決定されてもよく、手動で設定されてもよい。時間差k_eは、フィードバック検出器によって検出されてもよい。上記時間差を有するノイズ補正信号は、

であってもよい。

いくつかの実施形態において、ノイズ補正信号は、複数のサブバンドノイズ補正信号を含んでもよい。例えば、位相補償されたノイズ補正信号を

として表すことができる。

いくつかの実施形態において、ノイズＡとアンチノイズ音Ｂとの間の所望の相殺的干渉を蝸牛２０７において実現するために、データ処理装置１１０が、以下の式（６）によりノイズ補正信号を生成するための変調動作を行うようにしてもよい。

図３Ａは、本開示のいくつかの実施形態に係るアクティブノイズ制御のための例示的なプロセス３００Ａを示すフローチャートである。プロセス３００Ａは、ノイズ制御システム１００の１つ又は複数の構成要素、例えば、検出器１２０、データ処理装置１１０及びスピーカー１３０によって行われてもよい。

ステップ３１１において、低減対象のノイズが検出されたことに応答してノイズ信号を生成してもよい。ノイズ信号は、ノイズを表してもよい。いくつかの実施形態において、ノイズの検出は、検出器１２０によって行われてもよい。ノイズ信号は、デジタル信号又はアナログ信号であってもよい。ノイズ信号は、広帯域信号又は狭帯域信号であってもよい。ノイズ信号は、上記ノイズと同じ周波数帯域を有するフルバンドノイズ信号であってもよい。或いは、ノイズ信号は、複数のサブバンドノイズ信号を含んでもよい。上記複数のサブバンドノイズ信号はそれぞれ、上記ノイズの周波数帯域のサブバンドを有してもよい。サブバンドノイズ信号の更なる説明については、本開示において他の箇所で見出すことができる。例えば、図９及びその関連する説明を参照されたい。

いくつかの実施形態において、ノイズ信号は、一次ノイズ（例えば、ユーザの耳の周囲のノイズ）を表す一次ノイズ信号であってもよい。一次ノイズ信号は、フィードフォワード式ノイズ制御経路に対応するフィードフォワードノイズ信号であってもよい（これについては、後に図８～図１３に関連して詳細に説明する）。一次ノイズ信号は、オーディオセンサ（例えば、図５～図７に示すオーディオセンサ５１０）によって生成されてもよい。或いは、ノイズ信号は、残留ノイズを表す残留ノイズ信号であってもよい。残留ノイズ信号は、フィードバック式ノイズ制御経路に対応するフィードバックノイズ信号であってもよい（これについては、後に図８～図１２に関連して詳細に説明する）。残留ノイズ信号は、フィードバック式信号検出器（例えば、図５及び図６に示すフィードバック式信号検出器５３０）によって生成されてもよい。或いは、ノイズ信号は、一次ノイズと残留ノイズとの両方を表す一次ノイズ信号と残留ノイズ信号との合成信号であってもよい。

ステップ３１３において、上記ノイズ信号に基づいてノイズ補正信号を決定してもよい。

いくつかの実施形態において、ノイズ補正信号の決定は、データ処理装置１１０によって行われてもよい。ノイズ補正信号を決定するために、位相変調及び振幅変調等の１つ又は複数の処理を行ってもよい。選択的に、１つ又は複数のアルゴリズムは、ノイズ補正信号を決定するために用いられてもよい。例えば、最小平均二乗（ＬＭＳ）アルゴリズム、正規化最小平均二乗（ＮＬＭＳ）アルゴリズム、Ｆｉｌｔｅｒｅｄ－ｘ最小平均二乗（ＦｕｘＬＭＳ）アルゴリズム、Ｆｉｌｔｅｒｅｄ－ｕ最小平均二乗（ＦｕＬＭＳ）アルゴリズム等、又はこれらの任意の組み合わせは、ノイズ補正信号を生成するために用いられてもよい。

いくつかの実施形態において、ノイズ補正信号は、一次ノイズ補正信号及び／又は残留ノイズ補正信号を含んでもよい。一次ノイズ補正信号は、一次ノイズを低減又はキャンセルするために用いられてもよい。残留ノイズ補正信号は、残留ノイズを低減又はキャンセルするために用いられてもよい。一次ノイズ補正信号及び／又は残留ノイズ補正信号は、図３Ｂに示すプロセス３００Ｂを行うことにより決定されてもよい。いくつかの実施形態において、ノイズ補正信号は、複数のサブバンドノイズ補正信号を含んでもよい。上記サブバンドノイズ補正信号の更なる説明については、本開示において他の箇所で見出すことができる。例えば、図９及びその関連する説明を参照されたい。

ステップ３１５において、ノイズ補正信号に基づいて骨伝導スピーカー（例えば、スピーカー１３０）を駆動してもよい。例えば、骨伝導スピーカーは、一次ノイズ及び／又は残留ノイズを低減又はキャンセルするための骨伝導音を生成してもよい。骨伝導音は、例えば、骨伝導経路（例えば、図２Ａ及び図２Ｂに示す骨伝導経路２２１）を介してユーザの内耳に伝達されてもよい。

図３Ｂは、本開示のいくつかの実施形態に係るアクティブノイズ制御のための例示的なプロセス３００Ｂを示すフローチャートである。いくつかの実施形態において、プロセス３００Ｂは、本開示の他の箇所（例えば、図８～図１３及びその関連する説明）で説明するように、フィードフォワード式信号プロセッサ５２１（例えば、５２１ａ、５２１ｂ、５２１ｃ、５２１ｄ、５２１ｅ、５２１ｆ）、及び／又はフィードバック式信号プロセッサ５２２（例えば、５２２ａ、５２２ｄ、５２２ｅ）によって行われてもよい。

ステップ３２１において、ノイズ信号を受信してもよい。ノイズ信号は、一次ノイズ及び／又は残留ノイズを表してもよい。ノイズ信号は、検出器（例えば、検出器１２０）によって検出されてもよい。ノイズ信号は、アナログ信号又はデジタル信号であってもよい。ノイズ信号については、図３Ａの３１１に関連して説明されたものと同様であってもよいため、ここでは説明を省略する。

ステップ３２３において、ノイズ信号がアナログ信号である場合、ノイズ信号をデジタルノイズ信号に変換してもよい。

該変換は、Ａ／Ｄ変換器、例えば、図８～図１０及び図１２～図１３に示すＡ／Ｄ変換器８１０、８２０、１３７０のうちの１つにより行われてもよい。Ａ／Ｄ変換器のサンプリング周波数f_sは２W_aよりも大きくてもよく、ここで、W_aはノイズ信号の最大周波数を指す。いくつかの実施形態において、サンプリング周波数f_sは、以下の式（７）により決定されてもよい。

ここで、ｋは１．５、２．０、２．５、３．５又は５．０等の任意の正数を指す。

ステップ３２５において、デジタルノイズ信号の変調に基づいてノイズ補正信号を決定してもよい。

いくつかの実施形態において、ノイズ補正信号の決定は、本開示の他の箇所で説明するように、データ処理装置１１０（例えば、１１０Ａ、１１０Ｂ、１１０Ｃ、１１０Ｄ、１１０Ｅ、１１０Ｆ）によって行われてもよい。例えば、データ処理装置１１０の変調器は、デジタルノイズ信号を変調してノイズ補正信号を決定してもよい。デジタルノイズ信号の変調は、振幅変調、位相変調（例えば、位相反転及び／又は位相補償）等、又はこれらの組み合わせを含んでもよい。いくつかの実施形態において、変調は、式（４）～（６）により、位相調整係数（例えば、ΔＴ）及び／又は振幅調整係数に基づいて行われてもよい。いくつかの実施形態において、ステップ３２１で受信したノイズ信号がデジタルノイズ信号である場合には、動作３２３を省略してもよい。ステップ３２５において、ノイズ信号を変調してノイズ補正信号を生成してもよい。

図４は、本開示のいくつかの実施形態に係る例示的なノイズ信号４１１及びノイズ補正信号４１３を示す模式図である。

図４に示すように、ノイズ補正信号４１３（例えば、

）は、ノイズ信号４１１（例えば、Ｓ_n(n)）と同じ振幅を有するが、位相が逆のものであってもよい。本明細書に用いられるように、「逆位相」とは、特定の周波数において、ノイズ補正信号４１３の最大値がノイズ信号４１１の最小値に相当することを指す。理想的には、ノイズ信号４１１とノイズ補正信号４１３とは、相殺的干渉により互いに中和することができる。

図５は、本開示のいくつかの実施形態に係る例示的なノイズ制御システム５００を示す模式図である。ノイズ制御システム５００は、オーディオセンサ５１０、データ処理装置１１０、フィードバック式信号検出器５３０及び骨伝導スピーカー５４０を含んでもよい。データ処理装置１１０は、フィードフォワード式信号プロセッサ５２１及びフィードバック式信号プロセッサ５２２を含んでもよい。ノイズ制御システム５００は、ノイズを低減又はキャンセルするように構成されてもよい。ノイズ制御システム５００は、ノイズ制御システム１００の例示的な実施形態であってもよい。

フィードフォワード式信号プロセッサ５２１は、一次ノイズ５９０（例えば、ユーザ５５０の周囲のノイズ）を低減するように構成されるフィードフォワード式ノイズ制御経路を形成してもよい。また、オーディオセンサ５１０は、一次ノイズ５９０を検出し、一次ノイズ５９０を表す一次ノイズ信号を生成するように構成されてもよい。一次ノイズ信号は、フィードフォワード式ノイズ制御経路に対応するフィードフォワードノイズ信号とも呼ばれる。いくつかの実施形態において、オーディオセンサ５１０は、ユーザの耳に入った周囲ノイズを検出するために、ユーザの耳の耳介の近くに配置されてもよい。

いくつかの実施形態において、一次ノイズ信号は、時間領域又は周波数領域の電気信号であってもよい。一次ノイズ信号は、フルバンド一次ノイズ信号及び／又はサブバンド一次ノイズ信号を含んでもよい。いくつかの実施形態において、一次ノイズ信号は、複数のサブバンド一次ノイズ信号を含んでもよい。例えば、オーディオセンサ５１０は、それぞれが上記サブバンド一次ノイズ信号のうちの１つを生成するように構成されてもよい１つ又は複数の音響電気変換器を含んでもよい。他の例として、オーディオセンサ５１０は、フルバンド一次ノイズ信号を生成し、サブバンド分解技術により、フルバンド一次ノイズ信号を、異なる周波数帯域を有する複数のサブバンド一次ノイズ信号に分割してもよい。

複数のサブバンド一次ノイズ信号はそれぞれ、一次ノイズサブバンドに対応してもよい。一次ノイズの複数のサブバンド一次ノイズは、対応する伝達関数が同一であってもよく、異なってもよい。ノイズ制御システム１００において、第１の媒体において伝達されるサブバンド一次ノイズの第１の伝達関数と、第２の媒体において伝達される同じサブバンド一次ノイズの第２の伝達関数とは、同じであってもよく、異なってもよい。周波数の異なる音は、空気伝導経路（又は骨伝導経路）の伝達関数が異なってもよい。いくつかの実施形態において、周波数の異なるノイズ（すなわち、異なるサブバンド一次信号）に対する伝達関数が異なってもよい。いくつかの実施形態において、ノイズ制御システム１００は、実用的な周波数のノイズをキャンセル又は低減してもよい。

フィードフォワード式信号プロセッサ５２１は、上記フィードフォワード式ノイズ制御経路に関するデータを処理するように構成されてもよい。例えば、フィードフォワード式信号プロセッサ５２１は、一次ノイズ信号に基づいて、一次ノイズを低減するための一次ノイズ補正信号を生成してもよい。一次ノイズ補正信号は、フィードフォワードノイズ補正信号と呼ばれることもある。いくつかの実施形態において、フィードフォワード式信号プロセッサ５２１は、Ａ／Ｄ変換器、変調器、フィルタ等、又はこれらの任意の組み合わせを含んでもよい。

一次ノイズ補正信号は、一次ノイズを低減するための一次アンチノイズ音を決定するために、骨伝導スピーカー５４０の入力信号として用いられてもよい。一次アンチノイズ音は、骨伝導経路を介してユーザ５５０の蝸牛２０７に伝達されてもよい。

いくつかの実施形態において、一次ノイズの大部分は、一次アンチノイズ音によって低減又はキャンセルされてもよい。しかしながら、例えば、空気伝導伝達関数と骨伝導伝達関数との差、ユーザの耳の生理的構造等に起因して、残留ノイズが存在してもよい。例えば、ユーザ５５０は、残留ノイズを信号I_gとして検出してもよい。いくつかの他の実施形態において、同じ一次ノイズに対応する残留ノイズは、ユーザによって異なってもよい。その理由は、ユーザが異なると、空気伝導経路（及び／又は骨伝導経路）の伝達関数が異なってもよいことである可能性がある。このような場合には、残留ノイズを低減するためにフィードバック式ノイズ低減システムが必要となり得る。

フィードバック式信号プロセッサ５２２及びフィードバック式信号検出器５３０は、残留ノイズを低減するように構成されるフィードバック式ノイズ制御経路を形成してもよい。残留ノイズとは、空気伝導経路を介して伝達された一次ノイズと骨伝導経路を介して伝達された一次アンチノイズ音との間の干渉後に、ユーザ５５０の蝸牛２０７に依然として存在しているノイズを指してもよい。

フィードバック式信号検出器５３０は、残留ノイズを検出し、残留ノイズを表す残留ノイズ信号を生成するように構成されてもよい。いくつかの実施形態において、フィードバック式信号検出器５３０は、残留ノイズを検出することができる任意の装置であってもよい。例えば、フィードバック式信号検出器５３０は、ユーザの生物学的特性を測定することにより残留ノイズを検出することができる生体監視装置（例えば、脳波監視装置、神経監視装置）であってもよい。

いくつかの実施形態において、残留ノイズ信号は、アナログ信号又はデジタル信号等の電気信号であってもよい。選択的に、残留ノイズ信号がアナログ信号（e_n(t)と表記）である場合には、フィードバック式信号検出器５３０は、アナログ残留ノイズ信号e_n(t)をサンプリングすることによりデジタル残留ノイズ信号e_n(n)を生成するように構成されたサンプリングモジュールに結合されてもよい。サンプリングモジュールのサンプリング周波数は2W_rよりも大きくてもよく、ここで、W_rはアナログ残留ノイズ信号e_n(t)の最大周波数を指す。

フィードバック式信号プロセッサ５２２は、上記フィードバック式ノイズ制御経路に関するデータを処理するように構成されてもよい。例えば、フィードバック式信号プロセッサ５２２は、残留ノイズ補正信号を生成してもよい。残留ノイズ補正信号は、残留ノイズを低減又はキャンセルするように構成されてもよい。いくつかの実施形態において、フィードバック式信号プロセッサ５２２は、Ａ／Ｄ変換器、変調器、フィルタ等、又はこれらの組み合わせを含んでもよい。

例えば、フィードバック式信号プロセッサ５２２は、デジタル残留ノイズ信号e_n(n)に対して位相反転を行うことにより残留ノイズ補正信号

を決定するように構成されてもよい。残留ノイズ補正信号

は、ノイズ信号e_n(n)を相殺的干渉によりキャンセル又は低減するために用いられてもよい。

いくつかの実施形態において、残留ノイズ補正信号は、位相補償を行わずに、残留ノイズ信号に対して位相反転及び振幅変調を行うことにより決定されてもよい。フィードバック式信号プロセッサ５２２による残留ノイズ補正信号の生成は、フィードフォワード式信号プロセッサ５２１による一次ノイズ補正信号の生成と同様に行ってもよい。残留ノイズ補正信号は、残留ノイズと同じ周波数帯域を有するフルバンド残留ノイズ補正信号であってもよい。例えば、残留ノイズ補正信号は

として表すことができ、ここで、A_bはフィードバック式ノイズ制御経路の振幅調整係数を指す。他の例として、残留ノイズ補正信号は、それぞれが残留ノイズのサブバンド周波数を有する複数のサブバンド残留ノイズ補正信号を含んでもよい。残留ノイズ補正信号は

として表すことができ、ここで、A_iはｉ番目のサブバンド残留ノイズ信号の振幅調整係数、Ｎはサブバンド残留ノイズ信号の数、

はｉ番目のサブバンド残留ノイズ信号e_i(n)と同じ振幅を有するが、位相が逆（逆位相として知られている）の信号を指す。

骨伝導スピーカー５４０は、一次ノイズ補正信号及び／又は残留ノイズ補正信号に基づいて音を出力するように構成された、図１に示すスピーカー１３０の一実施形態であってもよい。例えば、骨伝導スピーカー５４０は、一次ノイズ補正信号と残留ノイズ補正信号との合成信号に基づいて、音を生成してもよい。他の例として、骨伝導スピーカー５４０は、一次ノイズ補正信号に基づく音と、残留ノイズ補正信号に基づく音とを順に生成してもよい。骨伝導スピーカー５４０から出力された音は、骨伝導経路２２１を介してユーザ５５０の蝸牛２０７に伝達されてもよい。一次ノイズ５９０は、空気伝導経路２１１を介してユーザ５５０の蝸牛２０７に伝達されてもよい。骨伝導スピーカー５４０から出力された音は、蝸牛２０７において一次ノイズ５９０と干渉して、一次ノイズ５９０を低減又はキャンセルすることができる。

図６は、本開示のいくつかの実施形態に係る例示的なノイズ制御システム６００を示す模式図である。ノイズ制御システム６００は、データ処理装置１１０、フィードバック式信号検出器５３０及び骨伝導スピーカー５４０を含んでもよい。データ処理装置１１０は、フィードバック式信号プロセッサ５２２を含んでもよい。ノイズ制御システム６００は、ノイズ制御システム１００の例示的な実施形態であってもよい。

フィードバック式信号検出器５３０は、残留ノイズを表す残留ノイズ信号（例えば、e_n(n)、e_n(t)）を生成してもよい。残留ノイズ信号は、電気信号であってもよく、更なる処理のためにフィードバック信号プロセッサ５２２に送信されてもよい。いくつかの実施形態において、フィードバック式信号検出器５３０は、本開示の他の箇所で説明するように、時間差k_eを決定するように構成されてもよい（例えば、図２Ｂ及びその関連する説明）。

フィードバック式信号プロセッサ５２２は、残留ノイズ信号（例えば、e_n(n)）に基づいて残留ノイズ補正（例えば、

）を生成するように構成されてもよい。例えば、フィードバック式信号プロセッサ５２２は、Ａ／Ｄ変換器、変調器、Ｄ／Ａ変換器等、又はこれらの任意の組み合わせを含んでもよい。フィードバック式信号プロセッサ５２２のＡ／Ｄ変換器は、アナログ残留ノイズ信号e_n(t)をデジタル残留ノイズ信号e_n(n)に変換するように構成されてもよい。Ａ／Ｄ変換器のサンプリング周波数は、アナログ残留ノイズ信号e_n(t)の最大周波数の２倍よりも大きくてもよい。変調器は、デジタル残留ノイズ信号e_n(n)に対して位相反転を行って残留ノイズ補正信号

を生成するように構成されてもよい。いくつかの実施形態において、フィードバック式信号プロセッサ５２２は、デジタル残留ノイズ信号e_n(n)とk_eとに基づいて、残留ノイズ補正信号

を決定してもよい。Ｄ／Ａ変換器は、デジタルアナログ変換を行って残留ノイズ補正信号

をアナログ残留ノイズ補正信号

に変換するように構成されてもよい。アナログ残留ノイズ補正信号

は、骨伝導スピーカー５４０の入力信号として用いられてもよい。骨伝導スピーカー５４０は、アナログ残留ノイズ補正信号

に基づいて、残留ノイズを低減又はキャンセルするためのアンチノイズ音を決定するように構成されてもよい。

図７は、本開示のいくつかの実施形態に係る例示的なノイズ制御システム７００を示す模式図である。ノイズ制御システム７００は、オーディオセンサ５１０、データ処理装置１１０及び骨伝導スピーカー５４０を含んでもよい。データ処理装置１１０は、フィードフォワード式信号プロセッサ５２１を含んでもよい。ノイズ制御システム７００は、ノイズ制御システム１００の例示的な実施形態であってもよい。

オーディオセンサ５１０は、一次ノイズ５９０を検出し、一次ノイズ５９０を表す一次ノイズ信号を生成してもよい。

フィードフォワード式信号プロセッサ５２１は、一次ノイズ信号に基づいて一次ノイズ補正信号を生成するように構成されてもよい。

一次ノイズ補正信号は、一次ノイズを抑制するためのアンチノイズ音を生成するために、骨伝導スピーカー５４０の入力信号として用いられてもよい。アンチノイズ音は、骨伝導経路を介してユーザ５５０の内耳に伝達され、一次ノイズ５９０は、空気伝導経路を介してユーザ５５０の内耳に伝達されてもよい。

なお、ノイズ制御システム５００、６００、７００の上記の説明は、例示的なものであり、本開示の範囲の限定を意図するものではない。様々な代替、修正及び変形が当業者にとって明らかである。また、本明細書に記載された例示的な実施形態の特徴、構造、方法及び他の特性を様々な方式で組み合わせることにより、追加及び／又は代替の例示的な実施形態を得ることができる。例えば、ノイズ制御システム（例えば、ノイズ制御システム５００、６００及び７００のいずれか）は、１つ又は複数の追加的な構成要素を含んでもよい。追加的又は代替的に、上述したノイズ制御システムの１つ又は複数の構成要素を省略してもよい。例えば、ノイズ制御システム５００において、フィードフォワード式信号プロセッサ５２１及びフィードバック式信号プロセッサ５２２のうちの１つを省略してもよい。他の例として、ノイズ制御システムの２つ又は複数の構成要素は、１つの構成要素に統合されてもよい。単なる例として、ノイズ制御システム５００において、フィードフォワード式信号プロセッサ５２１のＡ／Ｄ変換器は、オーディオセンサ５１０に統合されてもよく、及び／又は、データ処理装置１１０のＤ／Ａ変換器は、骨伝導スピーカー５４０に統合されてもよい。

図８～図１０及び図１２～図１３は、本開示のいくつかの実施形態に係る例示的なデータ処理装置１１０Ａ～１１０Ｃ、１１０Ｅ～１１０Ｆを示す模式図である。各データ処理装置１１０Ａ～１１０Ｃ、１１０Ｅ～１１０Ｆは、ノイズ信号を取得して処理するように構成されてもよい。ノイズ信号は、デジタル信号又はアナログ信号であってもよい。説明の目的について、特に文脈から明らかでない限り、本開示は、デジタル信号であるノイズ信号を基準として説明されるものであり、本開示の範囲の限定を意図するものではない。各データ処理装置１１０Ａ～１１０Ｃ、１１０Ｅ～１１０Ｆは、デジタル信号を処理するための１つ又は複数の構成要素を含んでもよい。これが本開示の限定を意図するものではないことを理解されたい。ノイズ信号は、アナログ信号であってもよく、データ処理装置は、本開示の他の箇所（例えば、図１１及びその関連する説明）で説明するように、アナログ信号を処理するための１つ又は複数の構成要素を含んでもよい。

図８は、本開示のいくつかの実施形態に係る例示的なデータ処理装置１１０Ａを示す模式図である。データ処理装置１１０Ａは、フィードフォワード式信号プロセッサ５２１ａ及びフィードバック式信号プロセッサ５２２ａを含んでもよい。データ処理装置１１０Ａは、一次ノイズ及び残留ノイズを低減するためのノイズ補正信号８１５を決定するように構成されてもよい。フィードフォワード式信号プロセッサ５２１ａ及びフィードバック式信号プロセッサ５２２ａは、それぞれ、フィードフォワード式信号プロセッサ５２１及びフィードバック式信号プロセッサ５２２の例示的な実施形態であってもよい。

フィードフォワード式信号プロセッサ５２１ａは、アナログ一次ノイズ信号S_n(t)を受信し、フィードフォワード式ノイズ制御経路において、該アナログ一次ノイズ信号S_n(t)に基づいて一次ノイズ補正信号８１１を決定するように構成されてもよい。アナログ一次ノイズ信号S_n(t)は、一次ノイズ（例えば、周囲ノイズ）を表すアナログ電気信号であってもよい。フィードフォワード式信号プロセッサ５２１ａは、Ａ／Ｄ変換器８１０及び変調器８５０を含んでもよい。

Ａ／Ｄ変換器８１０は、アナログ一次ノイズ信号S_n(t)をデジタル一次ノイズ信号S_n(n)に変換するように構成されてもよい。Ａ／Ｄ変換器８１０のサンプリング周波数は2W_maxよりも大きくてもよく、ここで、W_maxはアナログ一次ノイズ信号S_n(t)の最大周波数を指す。変調器８５０は、デジタル一次ノイズ信号S_n(n)に基づいて一次ノイズ補正信号８１１を決定するように構成されてもよい。いくつかの実施形態において、変調器８５０は、位相変調を行うための位相変調器と、振幅変調を行うための振幅変調器とを含んでもよい。

位相変調は、位相変調器によって行われてもよい。例えば、位相変調器は、

を生成するために、デジタル一次ノイズ信号S_n(n)に対して位相反転を行い、選択的に位相補償を行ってもよく、ここで、ΔTは空気伝導音が空気伝導経路２１１に沿って蝸牛２０７に伝達される第１の時間と、骨伝導音が骨伝導経路２２１に沿って蝸牛２０７に伝達される第２の時間との間の時間差を指す。振幅変調器は、振幅調整係数A_tに応じて信号

に対して振幅変調を行って一次ノイズ補正信号

を生成してもよい。

フィードバック式信号プロセッサ５２２ａは、残留ノイズ信号を受信し、フィードバック式ノイズ制御経路において、残留ノイズ信号に基づいて残留ノイズ補正信号８１３（例えば、

）を決定するように構成されてもよい。残留ノイズ信号は、残留ノイズを表す電気信号であってもよい。フィードバック式信号プロセッサ５２２ａは、Ａ／Ｄ変換器８１０及び変調器８６０を含んでもよい。変調器８６０は、位相変調器及び／又は振幅変調器を含んでもよい。変調器８６０は、上述した変調器８５０と類似する機能を有してもよい。

いくつかの実施形態において、変調器８５０及び／又は変調器８６０は、サブバンド変調器群を含んでもよい。サブバンド変調器群の更なる説明については、本開示において他の箇所で見出すことができる。例えば、図９及びその関連する説明を参照されたい。

データ処理装置１１０Ａは、一次ノイズ補正信号８１１（例えば、

）と残留ノイズ補正信号８１３（例えば、

）とを合成してノイズ補正信号８１５（例えば、

）を決定してもよい。

いくつかの実施形態において、データ処理装置１１０Ａが決定するノイズ補正信号８１５は、フルバンド信号であってもよい。ノイズ補正信号８１５は、以下の式（８）により決定することができる。

いくつかの実施形態において、データ処理装置１１０Ａは、２つの通信チャネルを介して、フィードフォワードノイズ補正信号８１１とフィードバックノイズ補正信号８１３とをそれぞれ出力してもよい。

図９は、本開示のいくつかの実施形態に係る例示的なデータ処理装置１１０Ｂを示す模式図である。データ処理装置１１０Ｂは、特定の構成要素又は特徴を除いて、図８に関連して説明したデータ処理装置１１０Ａと類似してもよい。図９に示すように、データ処理装置１１０Ｂは、フィードフォワード式信号プロセッサ５２１ｂ及びフィードバック式信号プロセッサ５２２ａを含んでもよい。フィードフォワード式信号プロセッサ５２１ｂは、サブバンドセンサ９１０（図５で説明したオーディオセンサ５１０の例示的な実施形態）に結合されてもよい。

サブバンドセンサ９１０は、一次ノイズ５９０を検出し、一次ノイズ５９０を表す複数のサブバンド一次ノイズ信号（例えば、S₁(n)、S₂(n)…S_N(n)）を決定するように構成されてもよい。一次ノイズ５９０は、ある周波数帯域を有するオーディオ信号であってもよい。サブバンド一次ノイズ信号とは、一次ノイズ５９０の周波数帯域よりも狭く、かつ、その周波数帯域内の周波数帯域を有する信号を指してもよい。一次ノイズ５９０の周波数帯域は、例えば、１０～３０，０００Ｈｚであってもよい。サブバンド一次ノイズ信号の周波数帯域は、一次ノイズ５９０の周波数帯域内にある１００～２００Ｈｚであってもよい。骨を介する音の伝達（例えば、伝達時の音の振幅変化）は、音の周波数による影響を受ける場合がある。周波数の異なる音は、骨伝導経路の伝達関数が異なってもよい。ノイズ低減効果を向上させるために、サブバンドノイズ低減技術を用いてもよい。

いくつかの実施形態において、複数のサブバンド一次ノイズ信号のうちの少なくとも２つは、互いに異なる周波数帯域を有してもよい。選択的に、各サブバンド一次ノイズ信号は、他のサブバンド一次ノイズ信号の周波数帯域とは異なる特徴的な周波数帯域を有してもよい。異なるサブバンドノイズ信号は、同じ周波数帯域幅を有してもよく、異なる周波数帯域幅を有してもよい。いくつかの実施形態において、ノイズ低減効果を向上させるために、周波数領域において隣接する一対のサブバンドノイズ信号の周波数帯域間の重複を回避することができる。本明細書に用いられるように、サブバンドノイズ信号のうち、中心周波数が隣接する２つのサブバンドノイズ信号は、周波数領域において隣接しているとみなすことができる。

いくつかの実施形態において、第１のサブバンド一次ノイズ信号のスペクトルと第２のサブバンド一次ノイズ信号のスペクトルとは、第１のサブバンド一次ノイズ信号の電力半値点、及び／又は第２のサブバンド一次ノイズ信号の電力半値点で交差してもよい。信号の電力半値点とは、特定の電力レベルの減衰量（例えば、－３ｄＢ）を有する周波数点を指してもよい。いくつかの実施形態において、サブバンド一次ノイズ信号の周波数帯域の組み合わせは、一次ノイズ５９０の周波数帯域をカバーしてもよい。異なるサブバンド一次ノイズ信号の周波数帯域幅は、同じであってもよく、異なってもよい。追加的又は代替的に、周波数領域において隣接する一対のサブバンド一次ノイズ信号の周波数帯域間の重複を回避することができる。

いくつかの実施形態において、サブバンドセンサ９１０は、一次ノイズを電気信号に変換し、電気信号をサブバンド一次ノイズ信号に分割するように構成されてもよい。例えば、サブバンドセンサ９１０は、一次ノイズを電気信号に変換するように構成される音響電気変換器と、電気信号をサブバンド一次ノイズ信号に分割するように構成される帯域分割モジュールとを含んでもよい。例えば、帯域分割モジュールは、複数のバンドパスフィルタを含んでもよい。各バンドパスフィルタは、固有の周波数応答を有し、電気信号を処理してサブバンド一次ノイズ信号を生成するように構成されてもよい。バンドパスフィルタは、アクティブバンドパスフィルタ及び／又はパッシブバンドパスフィルタを含んでもよい。バンドパスフィルタは、バターワースフィルタ、チェビシェフフィルタ又はカウアーフィルタ等、又はこれらの組み合わせを含んでもよい。

いくつかの実施形態において、サブバンドセンサ９１０は、複数の音響電気変換器を含んでもよい。各音響電気変換器は、固有の周波数応答を有し、一次ノイズを処理してサブバンド一次ノイズ信号を生成するように構成されてもよい。サブバンドノイズ信号の生成に関する説明は、２００９年９月３０日に出願されたＰＣＴ出願番号第ＰＣＴ／ＣＮ２０１９／１０９３０１号、名称「サブバンドノイズ低減技術を用いたノイズ低減のシステム及び方法」に記載されており、その内容は参照により本明細書に組み込むものとする。

フィードフォワード式信号プロセッサ５２１は、サブバンドセンサ９１０からサブバンド一次ノイズ信号を受信し、一次ノイズ５９０を低減するための一次ノイズ補正信号９１１を生成するように構成されてもよい。例えば、フィードフォワード式信号プロセッサ５２１ｂは、変調器群９２０及び合成モジュール９３０を含んでもよい。いくつかの実施形態において、サブバンド一次ノイズ信号は、並列送信器を介して、サブバンドセンサ９１０から変調器群９２０に送信されてもよい。選択的に、サブバンド一次ノイズ信号は、デジタル信号を送信するためのある通信プロトコルに従って、送信器を介して送信されてもよい。例示的な通信プロトコルは、ＡＥＳ３（オーディオ技術学会）、ＡＥＳ／ＥＢＵ（欧州放送連合）、ＥＢＵ（欧州放送連合）、ＡＤＡＴ（自動データ蓄積及び変換）、Ｉ２Ｓ（ＩＣ間サウンド）、ＴＤＭ（時分割多重）、ＭＩＤＩ（ミュージカル・インストルメント・デジタル・インタフェース）、ＣｏｂｒａＮｅｔ、イーサネットＡＶＢ（イーサネットオーディオ／ビデオブリッジング）、Ｄａｎｔｅ、ＩＴＵ（国際電気通信連合）－Ｔ Ｇ．７２８、ＩＴＵ－Ｔ Ｇ．７１１、ＩＴＵ－Ｔ Ｇ．７２２、ＩＴＵ－Ｔ Ｇ．７２２．１、ＩＴＵ－Ｔ Ｇ．７２２．１ Ａｎｎｅｘ Ｃ、ＡＡＣ（先進的音響符号化）－ＬＤ等、又はこれらの組み合わせを含んでもよい。いくつかの代替の実施形態において、サブバンド一次ノイズ信号は、例えば、周波数分割多重技術を用いて単一チャネル信号に処理され、変調器群９２０に送信されてもよい。

変調器群９２０は、複数の変調器９２０ａ～９２０Ｎを含んでもよい。変調器９２０ａ～９２０Ｎの数（又は計数）（すなわち、Ｎ）は、ノイズ制御システム１００の要件に基づいて設定されてよい。例えば、変調器９２０ａ～９２０Ｎの数は、５、１０、１５等、１より大きい任意の正の整数に設定されてもよい。いくつかの実施形態において、変調器９２０ａ～９２０Ｎの数（又は数）は、サブバンドセンサ９１０が生成するサブバンド一次ノイズ信号の数（又は計数）と同じであってもよい。

変調器９２０ａ～９２０Ｎのそれぞれは、サブバンドセンサ９１０からサブバンド一次ノイズ信号のうちの１つを受信し、受信したサブバンド一次ノイズ信号を変調することにより、対応するサブバンド一次ノイズ補正信号を生成するように構成されてもよい。例えば、変調器９２０ｉを例に挙げると、変調器９２０ｉによる変調は、対応するサブバンド一次ノイズ信号S_i(n)に対する振幅変調及び／又は位相変調（例えば、位相反転及び／又は位相補償）を含んでもよい。いくつかの実施形態において、位相変調及び振幅変調は、サブバンド一次ノイズ信号S_i(n)に対して順次行われてもよく、同時に行われてもよい。例えば、変調器９２０ｉは、S_i(n)に対応する振幅調整係数A_iに基づいて、S_i(n)に対して振幅変調を行って信号A_iS_i(n)を生成してもよく、ここで、A_i=Ｈ_ACi/Ｈ_BCi、Ｈ_ACiは、ｉ番目のサブバンド一次ノイズ信号に対する空気伝導経路２１１の伝達関数を示し、Ｈ_BCiは、ｉ番目のサブバンド一次ノイズ信号に対する骨伝導経路２２１の伝達関数を示す。変調器９２０ｉは、さらに、信号A_iS_i(n)を位相反転して、対応するサブバンド一次ノイズ補正信号

を生成してもよい。

他の例として、変調器９２０ｉは、サブバンド一次ノイズ信号S_i(n)に対して振幅変調、位相反転及び位相補償を行って、対応するサブバンド一次ノイズ補正信号を決定してもよい。例えば、変調器９２０ｉにより決定されるサブバンド一次ノイズ補正信号を

として表すことができ、ここで、ΔTは、図２Ｂに関連して説明した、空気伝導音が空気伝導経路２１１に沿って蝸牛２０７に伝達される第１の時間と、骨伝導音が骨伝導経路２２１に沿って蝸牛２０７に伝達される第２の時間との間の時間差を指す。

合成モジュール９３０は、変調器群９２０により生成された複数のサブバンド一次ノイズ補正信号を合成して一次ノイズ補正信号９１１を生成するように構成されてもよい。例えば、一次ノイズ補正信号９１１を

として表すことができる。他の例として、一次ノイズ補正信号９１１を

として表すことができる。

合成モジュール９３０は、複数の信号を合成可能な任意の構成要素を含んでもよい。例えば、合成モジュール９３０は、周波数分割多重技術等の信号合成技術に従って、混合信号（すなわち、一次ノイズ補正信号）を生成してもよい。いくつかの代替の実施形態において、合成モジュール９３０は、フィードフォワード式信号プロセッサ５２１ｂの構成要素の一部であってもよく、独立した構成要素であってもよい。或いは、合成モジュール９３０を省略し、サブバンド一次ノイズ補正信号を並列に送信して出力してもよい。

フィードバック式信号プロセッサ５２２ａは、図８に関連して説明したように、残留ノイズ信号（例えば、e_n(n)、e_n(t)）を受信し、フィードバック式ノイズ制御経路において、残留ノイズ信号に基づいて残留ノイズ補正信号８１３（例えば、

）を決定するように構成されてもよい。

いくつかの実施形態において、一次ノイズ補正信号９１１と残留ノイズ補正信号８１３とを合成してノイズ補正信号９１５（例えば、S_f(n)）を生成してもよい。

例えば、ノイズ補正信号９１５は、以下の式（９）により決定することができる。

いくつかの実施形態において、ノイズ補正信号９１５は、デジタル信号、アナログ信号又はパルス幅変調（ＰＷＭ）信号であってもよい。ノイズ補正信号９１５は、他の構成要素（例えば骨伝導スピーカー）に送信されて出力されてもよい。いくつかの実施形態において、データ処理装置１１０Ｂは、２つの通信チャネルを介して、一次ノイズ補正信号９１１と残留ノイズ補正信号８１３とをそれぞれ出力してもよい。

図１０は、本開示のいくつかの実施形態に係る例示的なデータ処理装置１１０Ｃを示す模式図である。データ処理装置１１０Ｃは、特定の構成要素又は特徴を除いて、図８に関連して説明したデータ処理装置１１０Ａと類似してもよい。図１０に示すように、データ処理装置１１０Ｃは、フィードフォワード式信号プロセッサ５２１ｃ及びフィードバック式信号プロセッサ５２２ａを含んでもよい。データ処理装置１１０Ｃは、ノイズ補正信号１０１５を決定するように構成されてもよい。

フィードフォワード式信号プロセッサ５２１ｃは、一次ノイズを表す一次ノイズ信号を受信し、フィードフォワード式ノイズ制御経路において、一次ノイズ信号に基づいて、一次ノイズを低減するための一次ノイズ補正信号１０１１を生成するように構成されてもよい。ノイズ信号は、フルバンド信号又はサブバンド信号であってもよい。例えば、フィードフォワード式信号プロセッサ５２１ｃは、Ａ／Ｄ変換器８１０及び変調器１０５０を含んでもよい。フィードフォワード式信号プロセッサ５２１ｃは、フィードフォワード式信号プロセッサ５２１の一実施形態であってもよい。

例えば、一次ノイズ信号は、アナログ一次ノイズ信号S_n(t)であってもよい。Ａ／Ｄ変換器８１０は、図３Ｂ及び図８に関連して説明したように、アナログ一次ノイズ信号S_n(t)をデジタル一次ノイズ信号S_n(n)に変換するように構成されてもよい。

変調器１０５０は、デジタル一次ノイズ信号S_n(n)に基づいて一次ノイズ補正信号１０１１を決定するように構成されてもよい。いくつかの実施形態において、変調器１０５０は、位相変調を行うための位相変調器と、振幅変調を行うための振幅変調器とを含んでもよい。

例えば、位相変調器は、信号

を生成するために、デジタル一次ノイズ信号S_n(n)に対して位相反転を行い、選択的に位相補償を行ってもよく、ここで、k_eは、基準値と骨伝導経路を介する音の伝達時刻との間の時間差を指す。時間差k_eの更なる説明については、本開示において他の箇所で見出すことができる。例えば、図９及びその関連する説明を参照されたい。振幅変調器は、振幅調整係数A_tに応じて信号

に対して振幅変調を行って一次ノイズ補正信号

を生成してもよい。

フィードバック式信号プロセッサ５２２ａは、図８に関連して説明したように、残留ノイズ信号（例えば、e_n(n)、e_n(t)）を受信し、フィードバック式ノイズ制御経路において、上記残留ノイズ信号に基づいて残留ノイズ補正信号８１３（例えば、

）を決定するように構成されてもよい。

いくつかの実施形態において、一次ノイズ補正信号１０１１と残留ノイズ補正信号８１３とを合成してノイズ補正信号１０１５を生成してもよい。例えば、ノイズ補正信号１０１５を

として表すことができる。いくつかの他の実施形態において、データ処理装置１１０Ｃは、２つの通信チャネルを介して、一次ノイズ補正信号１０１１と残留ノイズ補正信号８１３とをそれぞれ出力してもよい。

図１１は、本開示のいくつかの実施形態に係る例示的なデータ処理装置１１０Ｄを示す模式図である。図１１に示すように、データ処理装置１１０Ｄは、フィードフォワード式信号プロセッサ５２１ｄ及びフィードバック式信号プロセッサ５２２ｄ等の１つ又は複数のアナログ信号処理構成要素を含んでもよい。データ処理装置１１０Ｄは、一次ノイズ及び残留ノイズを低減するためのノイズ補正信号１１１５を決定するように構成されてもよい。

フィードフォワード式信号プロセッサ５２１ｄは、アナログ電気信号である一次ノイズ信号S_n(t)を入力するように構成される変調器１１５０を含んでもよい。変調器１１５０は、さらに、一次ノイズ信号S_n(t)に基づいて一次ノイズ補正信号１１１１を生成するように構成されてもよい。例えば、変調器１１５０は、一次ノイズ信号S_n(t)に対して位相変調及び振幅変調を行って一次ノイズ補正信号

を生成してもよく、ここで、A_tはフィードフォワード式ノイズ制御経路に対応する振幅調整係数を指し、ΔTは空気伝導音が空気伝導経路２１１に沿って蝸牛２０７に伝達される第１の時間と、骨伝導音が骨伝導経路２２１に沿って蝸牛２０７に伝達される第２の時間との間の時間差を指す。

フィードバック式信号プロセッサ５２２ｄは、フィードバック式ノイズ制御経路において、残留ノイズ補正信号１１１３を決定するように構成されてもよい。フィードバック式信号プロセッサ５２２ｄは、変調器１１６０を含んでもよい。変調器１１６０は、位相変調器及び／又は振幅変調器を含んでもよい。フィードバック式信号プロセッサ５２２ｄは、フィードバック式信号プロセッサ５２２の一実施形態であってもよい。例えば、位相変調器は、残留ノイズ信号e_n(t)に対して位相反転動作を行って残留ノイズ補正信号

生成してもよい。

いくつかの実施形態において、変調器１１５０及び／又は変調器１１６０は、振幅変調及び／又は位相変調を行うように構成される１つ又は複数のアナログ回路構成要素を含んでもよい。例えば、変調器１１５０及び／又は変調器１１６０は、位相及び／又は振幅フィルタとして作用する増幅器（例えば、反転増幅器）を用いてもよい。一次ノイズ補正信号

は、増幅器又はいくつかの他のアナログ回路を用いて決定されてもよい。他の例として、データ処理装置１１０Ｄは、遅延回路（例えば、オールパスインダクタ－コンデンサ（ＬＣ）回路遅延線、アクティブ型アナログ遅延線）又はいくつかの他のアナログ回路を用いて、一次ノイズ信号に対して位相補償を行ってもよい。

いくつかの実施形態において、変調器１１５０は、複数のサブバンド一次ノイズ信号（アナログ信号）を受信し、複数のサブバンド一次ノイズ補正信号を生成するように構成される第１の変調器群を含んでもよい。追加的又は代替的に、変調器１１６０は、複数のサブバンド残留ノイズ信号（アナログ信号）を受信し、複数のサブバンド残留ノイズ補正信号を生成するように構成される第２の変調器群を含んでもよい。変調器群の更なる説明については、本開示において他の箇所で見出すことができる。例えば、図９及びその関連する説明を参照されたい。

いくつかの実施形態において、データ処理装置１１０Ｄは、一次ノイズ補正信号１１１１（例えば、

）と残留ノイズ補正信号１１１３（例えば、

とを合成して合成ノイズ補正信号１１１５（例えば、

）を決定して出力してもよい。他の例として、データ処理装置１１０Ｄは、２つの通信チャネルを介して、一次ノイズ補正信号１１１１と残留ノイズ補正信号１１１３とをそれぞれ出力してもよい。

上述したように、アナログ信号処理構成要素を用いることにより、データ処理装置１１０Ｄは、Ａ／Ｄ変換及び／又はＤ／Ａ変換を行わずに、一次ノイズ及び残留ノイズを低減することができる。このため、データ処理装置１１０Ｄを簡素化し、チップの負荷を軽減し、ノイズ低減又はキャンセルの動作速度を向上させることができる。しかしながら、アナログ信号処理構成要素は、デジタル信号処理構成要素に比べて柔軟性が低く、自己適応機能を実現するのに適しない可能性があり、より多くの動作回路を必要とする。

図１２は、本開示のいくつかの実施形態に係る例示的なデータ処理装置１１０Ｅを示す模式図である。データ処理装置１１０Ｅは、フィードフォワード式信号プロセッサ５２１ｅ及びフィードバック式信号プロセッサ５２２ｅを含んでもよい。データ処理装置１１０Ｅは、一次ノイズを低減するための一次ノイズ補正信号１２１１と、残留ノイズを低減するための残留ノイズ補正信号１２１３とを決定するように構成されてもよい。

フィードフォワード式信号プロセッサ５２１ｅは、一次ノイズ信号（例えば、S_n(t)）を受信し、フィードフォワード式ノイズ制御経路において、一次ノイズ信号に基づいて、一次ノイズ補正信号１２１１（例えば、S_f1(t)）を生成するように構成されてもよい。一次ノイズ信号は、フルバンド信号又はサブバンド信号であってもよい。フィードフォワード式信号プロセッサ５２１ｅは、Ａ／Ｄ変換器８１０、インバータ１２３０、変調器１２５０及びＤ／Ａ変換器１２７０を含んでもよい。

Ａ／Ｄ変換器８１０は、アナログ一次ノイズ信号S_n(t)をデジタル一次ノイズ信号S_n(n)に変換するように構成されてもよい。Ａ／Ｄ変換器８１０のサンプリング周波数は2W_maxよりも大きくてもよく、ここで、W_maxはノイズ信号の最大周波数を指す。Ａ／Ｄ変換の更なる説明については、本開示において他の箇所で見出すことができる。例えば、図３Ｂ及びその関連する説明を参照されたい。

インバータ１２３０は、デジタルノイズ信号S_n(n)に基づいて逆位相信号

を決定するように構成されてもよい。

変調器１２５０は、逆位相信号

に対して位相変調及び／又は振幅変調を行うことにより、デジタル一次ノイズ補正信号

を決定するように構成されてもよい。変調器１２５０は、位相変調器及び／又は振幅変調器を含んでもよい。例えば、位相変調器は、逆位相信号

に対して位相補償を行って信号

を生成してもよい。振幅変調器は、振幅変調係数A_tに応じて信号

に対して振幅変調を行ってデジタル一次ノイズ補正信号

を生成してもよい。

Ｄ／Ａ変換器１２７０は、デジタル一次ノイズ補正信号

をアナログ一次ノイズ補正信号S_f1(t)に変換するように構成されてもよい。

フィードバック式信号プロセッサ５２２ｅは、フィードバック式ノイズ制御経路において、残留ノイズを低減するための残留ノイズ補正信号（例えば、S_f2(t)）を決定するように構成されてもよい。フィードバック式信号プロセッサ５２２ｅは、Ａ／Ｄ変換器８２０、変調器８６０及びＤ／Ａ変換器１２８０を含んでもよい。Ｄ／Ａ変換器１２８０は、上述したＤ／Ａ変換器１２７０と類似する機能を有してもよい。Ａ／Ｄ変換器８２０及び変調器８６０の更なる説明については、本開示において他の箇所で見出すことができる。例えば、図８及びその関連する説明を参照されたい。

いくつかの実施形態において、変調器１２５０及び変調器８６０は、それぞれサブバンド変調器群を含んでもよい。サブバンド変調器群の更なる説明については、本開示において他の箇所で見出すことができる。例えば、図９及びその関連する説明を参照されたい。

データ処理装置１１０Ｅは、１つ又は複数のノイズ補正信号を出力してもよい。例えば、データ処理装置１１０Ｅは、一次ノイズ補正信号１２１１（例えば、S_f1(t)）と残留ノイズ補正信号１２１３（例えば、S_f2(t)）とを合成して合成ノイズ補正信号（例えば、S_f1(t)+S_f2(t)）を出力してもよい。他の例として、データ処理装置１１０Ｅは、２つの通信チャネルを介して一次ノイズ補正信号１２１１と残留ノイズ補正信号１２１３とをそれぞれ出力してもよい。

いくつかの実施形態において、一次ノイズ補正信号１２１１及び残留ノイズ補正信号１２１３は、それぞれ第１の骨伝導スピーカー及び第２の骨伝導スピーカーに送信されて出力されてもよい。

図１３は、本開示のいくつかの実施形態に係る例示的なデータ処理装置１１０Ｆを示す模式図である。データ処理装置１１０Ｆは、フィードフォワード式信号プロセッサ５２１ｆを含んでもよい。フィードフォワード式信号プロセッサ５２１ｆは、Ａ／Ｄ変換器８１０、変調器１３５０及びＡ／Ｄ変換器８２０を含んでもよい。データ処理装置１１０Ｆは、ノイズ補正信号１３１１を決定するように構成されてもよい。

フィードフォワード式信号プロセッサ５２１ｃは、一次ノイズを表す一次ノイズ信号を受信し、フィードフォワード式ノイズ制御経路において、一次ノイズ信号に基づいて、一次ノイズを低減するための一次ノイズ補正信号１３１１を決定するように構成されてもよい。一次ノイズ信号は、アナログ信号S_n(t)であってもよい。

Ａ／Ｄ変換器８１０は、アナログ信号S_n(t)をデジタル一次ノイズ信号S_n(n)に変換するように構成されてもよい。Ａ／Ｄ変換の更なる説明については、本明細書において他の箇所で見出すことができる。例えば、図３Ｂ及びその関連する説明を参照されたい。

デジタル一次ノイズ信号S_n(n)は、変調器１３５０で処理されてもよい。変調器１３５０は、デジタル一次ノイズ信号S_n(n)に対して振幅変調及び／又は位相変調（例えば、位相反転、位相補償）を行ってもよい。例えば、変調器１３５０は、デジタル一次ノイズ信号S_n(n)に対して位相反転を行って、デジタル一次ノイズ信号S_n(n)と同じ振幅で位相が逆の一次ノイズ補正信号

を生成してもよい。他の例として、変調器１３５０は、一次ノイズ補正信号を

として決定してもよい。ここで、A_tは振幅調整係数を指し、ΔＴは空気伝導音が空気伝導経路２１１に沿って蝸牛２０７に伝達される第１の時間と、骨伝導音が骨伝導経路２２１に沿って蝸牛２０７に伝達される第２の時間との間の時間差を指す。位相補償及び振幅変調の更なる説明については、本開示において他の箇所で見出すことができる。例えば、図２Ｂ及びその関連する説明を参照されたい。

エラー検出器（図１３に示せず）は、一次音場と二次音場との重ね合わせによりエラー信号e1_n(t)を決定するように構成されてもよい。一次音場は、一次ノイズ（周囲ノイズ）に対応してもよい。二次音場は、一次ノイズに基づいて決定されるアンチノイズ音に対応してもよい。

データ処理装置１１０Ｆの１つ又は複数の構成要素（例えば、フィルタ）は、

となるように、適応制御、例えば、振幅調整係数A_tの調整、及び／又は、時間差ΔＴの調整を行うように構成されてもよい。適応制御により、アクティブノイズ制御を実現することができる。

なお、上述したデータ処理装置１１０Ａ～１１０Ｆの説明は例示的なものであり、本開示の範囲の限定を意図するものではない。様々な代替、修正及び変形が当業者にとって明らかである。本明細書に記載された例示的な実施形態の特徴、構造、方法及び他の特性を様々な方式で組み合わせることにより、追加及び／又は代替の例示的な実施形態を得ることができる。例えば、データ処理装置１１０Ａ～１１０Ｆは、１つ又は複数の追加的な構成要素を含んでもよい。追加的又は代替的に、データ処理装置１１０Ａ～１１０Ｆの１つ又は複数の構成要素を省略してもよい。例えば、Ａ／Ｄ変換器８１０、８２０、１３７０、Ｄ／Ａ変換器１２８０、１２７０のうちの１つ又は複数を省略してもよい。他の例として、データ処理装置１１０Ａ～１１０Ｆの２つ又は複数の構成要素は、１つの構成要素に統合されてもよい。単なる例として、Ａ／Ｄ変換器８１０（又は８２０）は、変調器１２５０（又は８６０）に統合されてもよく、及び／又は、Ｄ／Ａ変換器１２７０（又は１２８０）は、変調器１２５０（又は８６０）に統合されてもよい。

このように、基本的な概念を説明したが、当業者であれば、本開示の詳細な開示を読んだ後、前述の詳細な開示が単なる例として提示されることを意図し、限定的なものではないことが明らかである。当業者であれば、特に記載していないが、様々な変更、改良及び修正が可能である。これら変更、改良及び修正は、本開示により支持されることを意図し、本開示の例示的な実施形態の精神及び範囲内にある。

また、本開示の実施形態について、いくつかの用語を用いて説明した。例えば、「ある実施形態」、「一実施形態」、及び／又は、「いくつかの実施形態」という用語を用いた場合、実施形態に関連して説明する特定の特徴、構造又は特性が、本開示の少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。したがって、本明細書の様々な箇所において、「一実施形態」又は「ある実施形態」又は「代替の実施形態」に対する２箇所以上の参照は、必ずしも全てが同じ実施形態を参照するものではないことが強調され、理解されるべきである。さらに、これらの特定の特徴、構造及び特性は、本開示の１つ以上の実施形態において適宜組み合わせてもよい。

また、当業者であれば理解できるように、本開示の態様は、任意の新規で有用なプロセス、機械、製造工程、若しくは物質の組成、又は任意の新規で有用なその改善を含む、いくつかの特許性のある種類又は状況のうちの任意のものにおいて、本明細書において図示及び説明することができる。したがって、本開示の態様は、全てハードウェア、全てソフトウェア（ファームウェア、常駐ソフトウェア、マイクロコード等を含む）、又はソフトウェアとハードウェアの組み合わせの実装によって実現されてもよく、これらは全て、本明細書では一般に「ユニット」、「モジュール」又は「システム」と呼ばれてもよい。さらに、本開示の態様は、コンピュータ可読プログラムコードが組み込まれた１つ又は複数のコンピュータ可読媒体に組み込まれたコンピュータプログラム製品の形態をとることもできる。

コンピュータ可読信号媒体は、例えば、ベースバンドで、又は搬送波の一部として、コンピュータ可読プログラムコードが組み込まれた伝搬データ信号を含んでもよい。このような伝搬信号は、電磁的、光学的等の種々の形態、又はこれらの任意の組み合わせをとってもよい。また、コンピュータ可読信号媒体は、コンピュータ可読記憶媒体ではなく、命令実行システム、装置、装置等によって、又はこれらに関連して用いられるプログラムの通信、伝搬、搬送等が可能な任意のコンピュータ可読媒体であってもよい。コンピュータ可読信号媒体に組み込まれたプログラムコードは、無線、有線、光ファイバケーブル、ＲＦ等の任意の適切な媒体、又はこれらの任意の適切な組み合わせで送信されてもよい。

本開示の態様における動作を実行するためのコンピュータプログラムコードは、Ｊａｖａ、Ｓｃａｌａ、ＳｍａｌｌＴａｌｋ、Ｅｉｆｆｅｌ、ＪＡＤＥ、Ｅｍｅｒａｌｄ、Ｃ＋＋、Ｃ＃、ＶＢ等のオブジェクト指向プログラミング言語を含む１つ又は複数のプログラミング言語の任意の組み合わせで記述されてもよい。ＮＥＴ、Ｐｙｔｈｏｎ等、Ｃプログラミング言語、Ｖｉｓｕａｌ Ｂａｓｉｃ、Ｆｏｒｔｒａｎ ２００３、Ｐｅｒｌ、ＣＯＢＯＬ ２００２、ＰＨＰ、ＡＢＡＰ等の従来の手続型プログラミング言語、Ｐｙｔｈｏｎ、Ｒｕｂｙ、Ｇｒｏｏｖｙ等の動的プログラミング言語、又は他のプログラミング言語がある。上記プログラムコードは、その全体がユーザコンピュータ上で実行されるものであってもよく、その一部がスタンドアローンのソフトウェアパッケージとしてユーザコンピュータ上で実行されるものであってもよく、又は、一部がユーザコンピュータ上で、他の一部がリモートコンピュータ上で実行されるものであってもよく、又はその全体がリモートコンピュータ上で実行されるものであってもよい。後者の場合、リモートコンピュータは、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、ワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）等の任意のネットワークを介してユーザコンピュータに接続されてもよく、又は、該接続は、外部コンピュータ（例えば、インターネットサービスプロバイダを利用したインターネット）若しくはクラウドコンピューティング環境で行われるか、又はＳｏｆｔｗａｒｅ ａｓ ａ Ｓｅｒｖｉｃｅ（ＳａａＳ）等のサービスとして提供されてもよい。

さらに、列挙される要素を処理する順序若しくはシーケンス、又は数字、文字、若しくは他の指定の使用は、特許請求の範囲に指定されている場合を除き、特許請求されるプロセス及び方法を任意の順序に限定することを意図するものではない。上記開示は、様々な有用な実施形態であると現在考えられるものを説明しているが、このような詳細は単なる目的のためのものであるということ、及び、添付した特許請求の範囲は、本明細書で開示された実施形態に限定されるものではなく、逆に、開示された実施形態の思想及び範囲内にある変更及び配置を含むように意図するものである、ということを理解されたい。例えば、上述した各構成要素の実装は、ハードウェアで実現してもよいが、既存のサーバやモバイル装置へのインストール等、ソフトウェアのみで実現してもよい。

同様に、本開示の実施形態の前述の説明において、様々な特徴は、様々な実施形態のうちの１つ又は複数の理解を助ける開示を簡略化するために、単一の実施形態、図、又はその説明にまとめられていることを理解すべきである。しかしながら、この記載の方法は、特許請求される主題が、それぞれの請求項で表現された以上の特徴を必要とすると解釈されることを意図するものではない。むしろ、特許請求される主題は、前述の単一の開示された実施形態の全ての特徴よりも少ない特徴を含む場合がある。

１００…ノイズ制御システム、１１０…データ処理装置、１２０…検出器、１３０…スピーカー、１４０…記憶装置、１５０…通信装置、１６０…装置、１７０…電源装置、１８０…ネットワーク、２１１…経路、２２０…骨伝導スピーカー、２２１…経路、２２３…骨伝導スピーカー、５００…ノイズ制御システム、５１０…オーディオセンサ、５２１…フィードフォワード式信号プロセッサ、５２２…フィードバック式信号プロセッサ、５３０…フィードバック式信号検出器、５４０…骨伝導スピーカー、５４０…及び骨伝導スピーカー、６００…ノイズ制御システム、７００…ノイズ制御システム、８１０…変換器、８２０…変換器、８５０…変調器、８６０…変調器、９１０…サブバンドセンサ、９２０Ｎ…変調器、９３０…合成モジュール、１０５０…変調器、１１５０…変調器、１１６０…変調器、１２３０…インバータ、１２５０…変調器、１２７０…変換器、１２８０…変換器、１３５０…変調器、１３７０…変換器

Claims (11)

1. ユーザの耳を開いたまま利用可能なヘッドホンに用いられるノイズ低減システムであって、
   第１の音経路を介してユーザに伝達される第１のノイズを検出し、前記第１のノイズを表す第１のノイズ信号を決定するように構成される第１の検出器と、
   前記ユーザが知覚する第２のノイズを検出し、前記第２のノイズを表す第２のノイズ信号を決定するように構成される第２の検出器と、
   第１のノイズ補正信号及び第２のノイズ補正信号を決定するように構成されるプロセッサであって、
   前記第１の音経路の第１の伝達関数を決定し、
   前記第１の音経路とは異なる第２の音経路の第２の伝達関数を決定し、
   前記第１の伝達関数と前記第２の伝達関数とに基づいて振幅調整係数を決定し、
   前記第１のノイズ信号と前記振幅調整係数とに基づいて前記第１のノイズ補正信号を決定し、
   前記第２のノイズ補正信号が前記第２のノイズ信号に基づいて決定されるプロセッサと、
   前記第１のノイズ補正信号と前記第２のノイズ補正信号とに基づいて音を生成するように構成されるスピーカーであって、前記音が、前記第２の音経路を介して前記ユーザに伝達されるスピーカーとを含み、
   前記第１の検出器は、空気伝導マイクロフォンであり、前記第１の音経路は、空気伝導経路であり、
   前記スピーカーは、骨伝導スピーカーであり、前記第２の音経路は、骨伝導経路である
   ノイズ低減システム。
2. 前記第２のノイズは、前記ユーザの内耳に残留した音を含む、請求項１に記載のシステム。
3. 前記第２の検出器は、神経監視装置又は脳波監視装置である、請求項１又は２に記載のシステム。
4. 前記第１のノイズ信号を１つ又は複数のサブバンドノイズ信号に分解するように構成される１つ又は複数のフィルタをさらに含む、請求項１～３のいずれか１項に記載のシステム。
5. 前記プロセッサは、Ａ／Ｄ変換器及び変調器を含み、前記変調器は、振幅変調及び／又は位相変調を行うように構成される、請求項１～４のいずれか１項に記載のシステム。
6. 前記プロセッサは、さらに、前記第１の音経路を介して伝達される第１の音と、前記第２の音経路を介して伝達される第２の音との間の第１の時間差を決定するように構成される、請求項１から５のいずれか一項に記載のシステム。
7. 前記第１のノイズ信号に基づいて前記第１のノイズ補正信号を決定するステップは、
   前記第１のノイズ信号の逆位相信号を決定するステップと、
   前記第１の時間差と前記逆位相信号とに基づいて前記第１のノイズ補正信号を決定するステップとを含む、請求項６に記載のシステム。
8. 前記第２の検出器は、さらに、基準値と、前記ユーザの前記第２の音経路を介した音の伝達時刻との間の第２の時間差を検出するように構成される、請求項１～７のいずれか１項に記載のシステム。
9. 前記第１のノイズ信号に基づいて前記第１のノイズ補正信号を決定するステップは、
   前記第２の時間差と前記第１のノイズ信号とに基づいて、前記第１のノイズ補正信号を決定するステップを含む、請求項８に記載のシステム。
10. 前記第２のノイズ信号に基づいて前記第２のノイズ補正信号を決定するステップは、
    振幅調整係数を決定するステップと、
    前記第１の音経路及び前記第２の音経路を介して伝達される音の第１の時間差を決定するステップと、
    前記第２のノイズ信号の逆位相信号を決定するステップと、
    前記振幅調整係数と、前記第１の時間差と、前記第２のノイズ信号の逆位相信号とに基づいて前記第２のノイズ補正信号を決定するステップとを含む、請求項１～９のいずれか１項に記載のシステム。
11. ユーザの耳を開いたまま利用可能なヘッドホンに用いられるノイズ低減方法であって、
    第１の音経路を介してユーザに伝達され、第１の検出器によって検出された第１のノイズを検出することにより、第１のノイズ信号を決定するステップと、
    前記ユーザが知覚し、第２の検出器によって検出された第２のノイズを検出することにより、第２のノイズ信号を決定するステップと、
    プロセッサによって、第１のノイズ補正信号及び第２のノイズ補正信号を決定するステップであって、
    前記第１の音経路の第１の伝達関数を決定するステップと、
    前記第１の音経路とは異なる第２の音経路の第２の伝達関数を決定するステップと、
    前記第１の伝達関数と前記第２の伝達関数とに基づいて振幅調整係数を決定するステップと、
    前記第１のノイズ信号と前記振幅調整係数とに基づいて前記第１のノイズ補正信号を決定するステップと、
    前記第２のノイズ補正信号が前記第２のノイズ信号に基づいて決定される
    ステップと、
    スピーカーによって、前記第１のノイズ補正信号と前記第２のノイズ補正信号とに基づいて音を生成するステップであって、前記音が、前記第２の音経路を介して前記ユーザに伝達されるステップとを含み、
    前記第１の検出器は、空気伝導マイクロフォンであり、前記第１の音経路は、空気伝導経路であり、
    前記スピーカーは、骨伝導スピーカーであり、前記第２の音経路は、骨伝導経路である
    ノイズ低減方法。

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