CN102282864A - 头戴式消噪耳机 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种头戴式消噪耳机，其能够在来自全方位的外部噪音到达使用者的耳朵之前，有效地通过消除音来消音。本发明的头戴式消噪耳机(10)，为在前馈型头戴式消噪耳机中配置比前气室(7)更靠近外侧设置的气室(8)，麦克风(2)的声波导入部位于气室(8)内，其中，所述气室(8)由覆盖筐体外周的部件所密闭的空间构成。

Description

头戴式消噪耳机
技术领域
本发明涉及一种前馈型头戴式消噪耳机，更具体地说，本发明涉及一种通过在设置于前气室外侧的密封空间里配置用于对外部噪音进行集音的麦克风导入部，即使对具有方向性的外部噪音也能够有效消除的头戴式消噪耳机。
背景技术
头戴式消噪耳机构成为：用于对外部噪音进行集音的麦克风设置于筐体的一部分，基于由该麦克风所集音的外部噪音，生成消除该外部噪音的信号(消除信号)，通过该生成的消除信号驱动扬声器单元并从扬声器单元发射消除音，通过该消除音消除外部噪音。
前馈型头戴式消噪耳机是将对外部噪音进行集音的麦克风设置于前气室外侧的类型，从扬声器单元发射的声音(乐音等的播放音以及消除音)不经由该麦克风反馈，因此用于播放音乐时，消除音不会对频率特性带来不良的影响，适用于高音质的音乐播放。上述所谓“前气室”，是指由耳垫包围所形成的、使用时被使用者的侧头部堵塞并与外耳道连通的空间。
根据形状的不同，头戴式消噪耳机已知有很多种类。其中，除耳塞式(耳道式)以外的耳挂式(外耳式supra-concha)和包耳式(全罩式circum-aural)的头戴式消噪耳机中，由于上述麦克风的声波导入部面向头戴式耳机筐体的外部空间设置，在强风和降雨时，风和雨容易直接吹打到麦克风的声波导入部，有可能导致由这些原因引起的噪音被大量集音而无法完全消除。此外，根据噪音源和麦克风的位置关系，噪音有可能在到达麦克风之前穿过筐体到达使用者的耳朵。如此一来，在消除音被输出之前即已听到了作为消除对象的噪音，因而达不到好的消噪效果。同时，还有消除音反而加强了噪音的隐患。
为了解决这些课题，已知有头戴式消噪耳机通过将多个麦克风均等设置于作为筐体的一部分的耳杯的周围，从而能够不为噪音源方向所影响，有效消除噪音。另外，还已知有一种头戴式消噪耳机，其通过形成综合了将麦克风设置于前气室内的反馈型以及如上所述的前馈型的结构特征，使设置于前气室内的麦克风对先于外侧的麦克风实施集音前即已穿过筐体到达使用者耳朵的噪音进行集音，从而输出不受噪音源方向影响的消除音(例如，参照专利文献1)。
专利文献1日本专利特开公报第2008-116782号
发明内容
在将多个麦克风设置于耳杯周围的头戴式消噪耳机的方案里，为了排除噪音源方向带来的影响，必须使用4个以上的麦克风，才能获得充分的消噪效果。麦克风数量一多，即可在来自不同方向的噪音穿过耳杯之前对其实施集音，因而不会受噪音源方向的影响。然而，一旦这些麦克风的特性不能保持一致，基于从各麦克风输入的噪音信号所生成的消除信号即无法成为有效的消噪信号。其原因在于，假若多个麦克风的特性以及处理所输入的噪音信号的电路特性不能保持一致，则所生成的消除信号的相位无法保持一致。这样的处理电路结构复杂，部件数量增多，因此成本高昂。
此外，组合了前馈型与反馈型的头戴式消噪耳机也是如此，必须使通过外侧麦克风集音的噪音所生成的消除信号、与从通过内侧麦克风集音的播放音和噪音的合成音中去除播放音之后的噪音成分所生成的消除信号保持相位一致并合成输出，因而存在处理复杂、电路结构也复杂的问题。
本发明是为克服上述现有技术中的不足而研究出来的，其目的在于提供一种头戴式消噪耳机，其在前馈型头戴式消噪耳机中，通过在设置于前气室外侧的密封空间配置集音用麦克风的声波导入部，从而避免使电路结构等复杂化，且能不受噪音来源方向的影响。
本发明提供了一种耳挂式或者包耳式前馈型头戴式消噪耳机，其通过安装于筐体的麦克风所生成的外部噪音信号生成噪音消除信号，通过该噪音消除信号驱动头戴式耳机单元并朝向使用者发射消除音，其主要特征在于：具有气室，该气室由筐体、及覆盖该筐体外周的部件所封闭的空间构成，且形成于比前气室更靠外侧的位置；麦克风的声波导入部位于上述气室内。
此外，本发明提供了一种涉及上述头戴式消噪耳机的头戴式消噪耳机，其特征在于：筐体具有从外周面向筐体中央方向拥有一定深度的槽部，气室为由从外周侧覆盖上述槽部的部件所封闭的空间。
此外，本发明提供了一种涉及上述头戴式消噪耳机的头戴式消噪耳机，其特征在于：气室通过形成于覆盖筐体外周的部件的一部分的孔与外部空间连通。
此外，本发明提供了一种涉及上述头戴式消噪耳机的头戴式消噪耳机，其特征在于：气室是由抵靠使用者的耳垫和设置于筐体外侧的外罩所密封的空间。
此外，本发明提供了一种涉及上述头戴式消噪耳机的头戴式消噪耳机，其特征在于：气室通过设置于抵靠使用者的耳垫气室侧的壁部的孔与耳垫内的空间音响性连通。
此外，本发明提供了一种涉及上述头戴式消噪耳机的头戴式消噪耳机，其特征在于：气室内的最大直线长度为要消音的外部噪音的波长以下。
此外，本发明提供了一种涉及上述头戴式消噪耳机的头戴式消噪耳机，其特征在于：还具有用于混合消噪信号和音频信号并将其输出的电路。
本发明能够廉价地提供一种不受噪音方向的影响、可以稳定发挥消噪效果的头戴式消噪耳机。此外，本发明通过设置于气室上的、与外部空间的连通孔，能够调节发挥消噪效果的频带，因此即便电路结构相同，亦可获得适用于任意频带的头戴式消噪耳机。
附图说明
图1是表示本发明所涉及的头戴式消噪耳机的实施例的剖面示意图。
图2是表示本发明所涉及的头戴式消噪耳机的另一实施例的剖面示意图。
符号说明
1  隔音板
2  麦克风
3  密封板
4  耳杯
5  耳垫
6  头戴式耳机单元
7  前气室
8  气室
具体实施方式
下面结合附图对本发明所涉及的头戴式消噪耳机的实施方式作进一步的描述。图1是仅表示了以左右一对的方式构成的头戴式消噪耳机的单侧的剖面示意图。图1中，头戴式消噪耳机10具有：抵靠使用者的侧头部以及耳廓周围的耳垫5；安装有耳垫5且构成该头戴式消噪耳机10的筐体的一部分的隔音板1；设于隔音板1的中央部、且具有用于输出消除信号以及乐音播放信号的扬声器的头戴式耳机单元6；以使其覆盖隔音板1的后部侧的方式安装、形成有用于收纳进行本发明所涉及的消噪处理动作的电路等的空间的耳杯4；安装于隔音板1、对外部噪音进行集音的麦克风2；以及用于封闭设置有麦克风2的噪音导入部(音响端子)的空间的密封板3。
耳垫5是具有缓冲性的面包圈形状的部件，具有象海绵一样的弹性材料和覆盖该弹性材料外周面的表面材料。耳垫5通过将上述表面材料的一部分覆盖在隔音板1前面侧(图1中的左侧)的外周面上而被固定在隔音板1上。该耳垫5、隔音板1的前表面和使用者的外耳道形成前气室7。
隔音板1在外径不同的两个面包圈状部件的圆板部11和12在轴向上相背离的状态下形成为一体。设于耳垫5的外周部的上述表面材料的一部分覆盖在设置于前表面侧的外径较大的圆板部11的外周部分上。耳杯4设置于直径比圆板部11小、且配置于后表面侧的圆板部12的外侧的外周面上。通过设置于第一圆板部11的中心孔、且在轴向上拥有高度的圆筒部13，将第一圆板部11和第二圆板部12保持预定的距离固定。在第二圆板部12的中心孔设置有包含扬声器的头戴式耳机单元6。
圆板部11与圆板部12之间所形成的间隙中，在圆板部11与圆板部12的外周附近嵌合有环状部件密封板3。通过该密封板3与圆板部11、圆板部12以及圆筒部12形成环状的气室8。密封板3的尺寸被限定以使得气室8的外径与前气室7的外径相同或比前气室7的外径大、且气室8的外周部分与前气室7的圆周等同或更靠近外侧。由此，形成气室8相对于前气室7的全部方向存在的结构，故外部噪音在到达前气室7之前先到达气室8。
因为气室8是密封空间，其对较气室8内的最大直线的长度更长的波长(比该波长引起的频率更低的频带的频率)发挥压力(音压)声场的作用。因此，到达气室8的外部噪音之中由气室8的尺寸所限定的上述预定频率以下的声波，在气室8内瞬间均匀传播，并被声波导入部设置于气室8内部的麦克风2所集音。
根据上述实施例所涉及的头戴式消噪耳机10，不管外部噪音来自哪个方向，因其在到达前气室7之前先行到达气室8，所以对于预定的频率，不受所来自方向的影响，即不管外部噪音来自哪个方向，均被麦克风2所集音。这是因为形成了可使气室8发挥压力(音压)声场作用的结构。这样，根据上述实施例所涉及的头戴式消噪耳机10，即可不受外部噪音到来方向的影响，均匀地生成消除信号，故可保证在外部噪音到达之前，即能从头戴式耳机单元6发射消除音，从而有效地消除噪音。
气室8作为压力(音压)声场发挥作用的对象，是具有比由气室8的容积和最大长度所限定的波长更长的波长的频带。因此，通过调节隔音板1和密封板3的尺寸，可以获得适应于外部噪音频率特性、能够发挥最佳消噪效果的头戴式消噪耳机。例如，若欲消音的频率在2kHz以下，则将气室8的最大长度设为16.5cm以下即可。
再者，麦克风2的声波导入部只要面向气室8即可，本发明所涉及的头戴式消噪耳机的消噪效果不会因其安装位置的不同而受到限制。
另外，由于气室8并非完全密闭的空间，通过在局部设置与外部空间连通的孔，即可调节麦克风2的音响特性。由此，即使在安装密封板3之后，亦可容易地调节头戴式消噪耳机10的音响特性。
根据具有上述结构的头戴式消噪耳机，即可获得一种即使只有1个对外部噪音进行集音的麦克风，亦能有效消除来自于所有方向的外部噪音、且不需复杂的处理电路的头戴式消噪耳机。
此外，根据如上所述构成的、本发明所涉及的头戴式消噪耳机，因为用来对外部噪音实施集音的麦克风2的导入部不直接与外部空间接触，所以不会受到风(室外的风及室内空调的风等)和雨的影响，还能防止产生使用者的头发接触麦克风的导入部所产生的摩擦噪音。
下面，结合图2对本发明所涉及的头戴式消噪耳机的另一实施方式进行说明。图2是仅表示以左右一对的形式构成的头戴式消噪耳机的单侧的剖面示意图。图2中，头戴式消噪耳机20具有：与使用者的侧头部和耳廓周围抵靠、内部具有缓冲性材料的大致呈面包圈形状的耳垫14；安装有耳垫14、构成该头戴式消噪耳机10的筐体一部分且具有面包圈形状外观的隔音板15；设于隔音板15的中央部、具有用于输出消除信号和乐音播放信号的扬声器的头戴式耳机单元6；覆盖隔音板15的后部、形成有用于收纳进行头戴式消噪耳机的处理动作的电路等的空间、大致呈半球形状的耳杯16；设置于耳杯16的半球面中心附近且声波导入部朝向外侧的外部噪音集音用麦克风2；形成将麦克风2的声波导入部与外部空间阻断的气室17、大致呈半球形状的麦克风罩18。
因气室17具有与前气室7相同或者更大的外径，所以到达头戴式消噪耳机20的外部噪音在到达前气室7之前先行到达气室17。气室17为由耳垫14、耳杯16、麦克风罩18所密封的空间。气室17对波长为该气室17的最大直线长度以上的外部噪音发挥压力(音压)声场的作用。因此，到达气室17的外部噪音中频带比预定频率低的声波，不管来自哪个方向，在到达气室17的瞬间即在气室17的内部均匀传播，被声波导入部朝向气室17设置的麦克风2所集音。
根据如此构成的头戴式消噪耳机20，无论外部噪音来自哪个方向，无需使用多个麦克风，即能均匀地对外部噪音进行集音，从而以简单的结构获得高效的消噪效果。
此外，通过在耳垫14与气室17接触的部分(表面)设置贯通孔19，可使气室17的容积发生变化，从而使可由麦克风2均匀集音的外部噪音的频率发生变化。而且，还可容易地对通过耳垫14内部的外部噪音进行集音。此外，与实施例1相同，不将气室17设置为完全密封的空间，而是在局部设置与外部空间连通的孔，可以据此调节麦克风2的音响特性。
与实施例1所示的头戴式消噪耳机10相比，实施例2中所示的头戴式消噪耳机20能够更好地发挥消噪效果，能够增大外部噪音的衰减量。
另外，本说明书中的“音乐信号”，除了指一般的音乐信号以外，还指所谓的音频信号，有时也称为“乐音信号”。
实用性
本发明去除乐音信号的播放功能后，还可适用于在大音量的噪音工作环境中使用的消噪耳罩。

Claims (7)

1.一种头戴式消噪耳机，其是耳挂式或者包耳式前馈型头戴式消噪耳机，通过安装于筐体的麦克风所生成的外部噪音信号生成噪音消除信号，通过该噪音消除信号驱动头戴式耳机单元并朝向使用者发射消除音，其特征在于：
具有气室，该气室由上述筐体、及覆盖该筐体外周的部件所封闭的空间构成，且形成于比前气室更靠外侧的位置；
上述麦克风的声波导入部位于上述气室内。
2.根据权利要求1所述的头戴式消噪耳机，其特征在于：
上述筐体具有从外周面向筐体中央方向拥有一定深度的槽部，
上述气室为由从外周侧覆盖上述槽部的部件所封闭的空间。
3.根据权利要求1所述的头戴式消噪耳机，其特征在于：
上述气室通过形成于覆盖上述筐体外周的部件的一部分的孔与外部空间连通。
4.根据权利要求1至3的任一项所述的头戴式消噪耳机，其特征在于：
上述气室是由抵靠使用者的耳垫和设置于上述筐体外侧的外罩所密封的空间。
5.根据权利要求1至4的任一项所述的头戴式消噪耳机，其特征在于：
上述气室通过设置于抵靠使用者的耳垫气室侧的壁部的孔与上述耳垫内的空间音响性连通。
6.根据权利要求1至5的任一项所述的头戴式消噪耳机，其特征在于：
上述气室内的最大直线长度为要消音的外部噪音的波长以下。
7.根据权利要求1至6的任一项所述的头戴式消噪耳机，还具有用于混合消噪信号和音频信号并将其输出的电路。
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