CN117501712A - 噪声消除型的头戴式耳机装置 - Google Patents

Abstract

提出的技术课题在于，提供一种防止低频带中的噪声成分的减少且防止高频带中的播放频率特性的变差的噪声消除型的头戴式耳机装置。提出的技术是，本发明提供一种噪声消除型的头戴式耳机装置，该头戴式耳机装置具备：扬声器单元(4)，其具备圆顶型的振动板(2)，该振动板(2)具有中心圆顶(5)和副圆顶(6)；麦克风(31)，其检测传入扬声器单元的环境噪音；隔板(17)，其支承扬声器单元，并且设有供从扬声器单元发出的播放音频放出的发声孔(20、22)；以及信号处理电路，其生成基于由麦克风检测到的环境噪音生成的噪声消除信号，在圆顶型振动板的与副圆顶(6)相对的位置设有声阻构件(35)。

Description

噪声消除型的头戴式耳机装置

技术领域

本发明涉及实现降低从装置外部传入的环境噪音的噪声消除型的头戴式耳机装置。

背景技术

以往，为了实现降低从外部环境放出的环境噪音(噪声)，使用噪声消除型的头戴式耳机装置。

作为这种头戴式耳机装置，提出有源型的噪声消除技术。在有源型的噪声消除技术中，利用麦克风来收集进入头戴式耳机装置的噪声成分，将与基于该收集到的噪声成分的噪声信号相位相反的噪声消除信号叠加于作为目标的音频信号而进行播放。即，有源型噪声消除技术是利用叠加有噪声消除信号的音频信号来驱动振动板，消除噪声成分、实现减少噪声的技术。

该有源型的噪声消除技术是通过使噪声信号和与该噪声信号相位相反的噪声消除信号发生相位干涉来实现减少用户收听到的噪声成分。

作为这种采用有源型的噪声消除技术的头戴式耳机装置，提出了采用反馈方式的头戴式耳机装置。

在采用有反馈方式的头戴式耳机装置中，在扬声器单元的发声面侧构成的前腔内设置有麦克风。该麦克风收集进入前腔内的噪声成分和从扬声器单元放出的播放音频。与由麦克风收集到的噪声成分对应的噪声信号和与播放音频对应的播放音频信号输入至噪声消除电路。噪声消除电路生成使所输入的噪声信号的相位和播放音频信号的相位反转的噪声消除信号并将其输出。从噪声消除电路输出的噪声消除信号输入至扬声器单元驱动电路，并与从音频源输入的音频播放信号叠加。利用从扬声器单元驱动电路输出的叠加有噪声消除信号的音频播放信号来使振动板驱动，从头戴式耳机装置的外部进入的噪声成分降低了的播放音频向前腔内放出。

通过使用采用该反馈方式的噪声消除技术的头戴式耳机装置，能够实现降低了来自环境噪音的噪声成分的音频播放。

此外，在此，前腔是由支承扬声器单元的隔板和设于隔板的发声面侧的耳垫围成的播放音频的放出空间。

作为这样的采用反馈方式的噪声消除技术的头戴式耳机装置，存在专利文献1所记载的头戴式耳机装置。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2004-163875号

发明内容

发明要解决的问题

另外，在采用有源型的噪声消除技术的头戴式耳机装置中，减少低频带的噪声成分特别重要。另外，为了消除使用者收听的噪声，将收集噪声的麦克风设置在接近使用者的耳朵的位置。

在采用有反馈方式的噪声消除技术的头戴式耳机装置中，收集噪声的麦克风配置于扬声器单元的振动板附近。因此，从扬声器单元放出的波长较短的高频带的声波也被收集至收集噪声的麦克风。此时，高频带的声波与噪声一起也作为信号输入至噪声消除电路。由于直到噪声消除电路的信号路径被设计为最适合低频区域的噪声，因此，波长较短的高频带的声波信号电平经过噪声消除电路而被反馈、增强。即，所生成的噪声消除信号被反馈而消除低频的噪声，并且使高频带的声波增强并与音频播放信号叠加。叠加起来的噪声消除信号和音频播放信号输入至扬声器单元的驱动电路，驱动振动板，此时，基于噪声消除信号的播放音频和基于音频播放信号的播放音频产生相位的重叠，存在产生啸叫的情况。

为了抑制这样的啸叫的产生，想到在放出播放音频的振动板的发声面的整个区域与前腔之间配置声阻构件的方法。

通过采用该方法，在从振动板放出的播放音频传递至由耳垫围成的前腔内之前，声音输出因声阻构件而衰减。此时，能够实现高频带的声音输出的衰减，能够抑制啸叫的产生。

但是，声阻构件也会使低频带的声音输出衰减，从而该头戴式耳机装置的整个播放频带中的播放频率特性变差。

本发明的技术课题解决了以往提出的采用有反馈方式的噪声消除技术的头戴式耳机装置所具有的问题，提供一种具备最适合于得到噪声消除效果的频率特性且能够在整个播放频带中得到良好的播放频率特性的噪声消除型的头戴式耳机装置。

特别是，本发明的技术课题在于，提供能够防止低频带中的播放输出的减少并且能够防止高频带中的由噪声消除电路引起的啸叫的噪声消除型的头戴式耳机装置。

用于解决问题的方案

鉴于上述课题，提出的本发明是一种噪声消除型的头戴式耳机装置，该头戴式耳机装置具备：扬声器单元，其具有圆顶型的振动板，该振动板具有中心圆顶和与所述中心圆顶的周围相连续地设置的副圆顶；隔板，其支承所述扬声器单元，并且设有供从所述扬声器单元发出的播放音频放出的发声孔；麦克风，其检测从所述扬声器单元的外部传入的环境噪音；以及噪声消除信号生成部，其生成使由所述麦克风检测到的所述环境噪音降低的噪声消除信号，其中，仅在所述隔板的放出所述振动板的播放音频的发声面侧的、与所述振动板的所述副圆顶相对的区域配设有声阻构件。

在此，所述声阻构件以与所述振动板分开的方式配设。

并且，在所述隔板设有振动板保护部，所述发声孔形成于所述振动板保护部。所述声阻构件支承于所述振动板保护部。

所述麦克风配置于所述隔板的经由所述声阻构件发出所述播放音频的一侧。在此，所述声阻构件期望由音频吸收特性优异的无纺布形成。

发明的效果

在本发明的头戴式耳机装置中，通过同与中心圆顶的周围相连续地形成的副圆顶相对地配设的声阻构件来使从副圆顶放出的高频带的播放音频衰减，从而降低由麦克风收集的从振动板放出的高频带的输出电平。通过降低从振动板放出的高频带的输出电平，从而降低由麦克风收集的播放音频中的高频带，能够抑制因来自噪声消除电路的反馈而产生啸叫。

另外，通过本发明得到的优点通过在以下参照附图而说明的实施方式可得到进一步明确。

附图说明

图1是表示本发明的一个实施方式的噪声消除型的头戴式耳机装置的概略结构的剖视图。

图2是表示在本实施方式的头戴式耳机装置中使用的扬声器单元和隔板的分解立体图。

图3是表示将在本实施方式的头戴式耳机装置中使用的扬声器单元安装于隔板的状态的后视图。

图4是表示将在本实施方式的头戴式耳机装置中使用的声阻材料安装于隔板的副圆顶保护部的状态的立体图。

图5是对本发明的头戴式耳机装置、早于本发明的头戴式耳机装置、以及以往的头戴式耳机装置这几者的音频播放特性进行比较并示出的音频播放特性图。

具体实施方式

以下，参照附图来说明应用本发明的头戴式耳机装置的一个实施方式。此外，本发明不是只限定于以下说明的实施方式，还包含在不变更其特征结构的范围内适当变更的实施方式。

本实施方式的头戴式耳机装置是以实现降低从外部环境传入的环境噪音为目的的噪声消除型的头戴式耳机装置。

该实施方式的头戴式耳机装置具备一对头戴式耳机单元，该一对头戴式耳机单元由佩戴于收听播放音频的用户的头部的头带的各端部分别支承。

如图1所示，头戴式耳机单元1具有扬声器单元4，该扬声器单元4具备圆顶型的振动板2和磁路部3。

如图1所示，在该扬声器单元4中使用的振动板2具有使中央部呈圆顶状鼓出而形成的中心圆顶5和与该中心圆顶5的周围相连续地呈环状形成的副圆顶6。如图1所示，使副圆顶6的与中心圆顶5的圆周方向正交的径向的截面形状形成为中央部呈圆弧状鼓出的拱状。并且，如图1所示，在圆顶型的振动板2的中心圆顶5与副圆顶6之间的交界部连结有形成为圆筒状的音圈骨架7。在音圈骨架7的下端侧的外周围，卷绕有供音频信号输入的音圈8。与从设于头戴式耳机装置的外部的音频源装置供给的乐声信号对应的驱动电流输入至音圈8。

如图1所示，磁路部3具备产生磁场的磁体9、固定有磁体9的磁轭10、以及固定于磁体9的上端部的使用磁性材料形成的极片11。磁轭10是形成为扁平的杯状的磁性材料。磁体9形成为圆盘状，并固定于扁平的杯状的磁轭10的底部10a。即，磁体9配置成收纳于该磁轭10。磁轭10具备周壁10b，该周壁10b以围绕在磁体9的周围的方式从底部10a立起地形成。作为周壁10b的上端面的、磁轭10的开放侧的端面和极片11的端面处于大致同一面，且在极片11的外周面与磁轭10的开放侧内周面之间形成有构成磁隙G的间隙。

并且，振动板2被保持为音圈8插入到磁隙G内的状态。在磁隙G中产生供来自磁体9的磁通集中穿透的磁场，因此音圈8位于磁场中。

另外，振动板2由固定于磁路部3的支承框架12支承。在支承框架12设有呈筒状的磁轭固定部13。在磁轭固定部13的中央部嵌合磁轭10。通过将磁轭10固定于磁轭固定部13，从而磁路部3支承于支承框架12。

并且，在支承框架12的磁轭固定部13的外周围形成有凸缘部14。凸缘部14形成为比振动板2的外周直径稍大的盘状。在凸缘部14的外周部形成有振动板支承部15。形成于振动板2的副圆顶6的外周侧的边缘6a固定于振动板支承部15。此外，在凸缘部14形成有用于使向振动板2的背面方向放出的播放音频透过的多个透孔14a。

并且，振动板2是通过将形成于副圆顶6的外周侧的边缘6a接合于支承框架12的振动板支承部15而安装于该振动板支承部15的。安装于振动板2的音圈8被插入到磁路部3的磁隙G内。

如上述那样，具备圆顶型的振动板2和磁路部3的扬声器单元4安装于隔板17。在本实施方式中，扬声器单元4通过将在支承框架13的凸缘部14的外周部形成的安装片16粘接于隔板17的背面侧而被固定。

如图2、图3所示，供扬声器单元4固定的隔板17形成为椭圆形形状的薄板状。在该隔板17的与振动板2相对的区域形成有用于保护振动板2免受外部冲击的振动板保护部18。该振动板保护部18的与中心圆顶5相对的部分为中心圆顶保护部19。在中心圆顶保护部19形成有中心部发声孔组20。中心部发声孔组20是使多个圆形的发声孔20a形成为环状而构成的，使从振动板2放出的播放音频通过而向扬声器单元4的外部放出。

并且，振动板保护部18的与副圆顶6相对的部分为副圆顶保护部21。在副圆顶保护部21形成有周边部发声孔组22。周边部发声孔组22使从振动板2放出的播放音频通过而向扬声器单元4的外部放出。另外，如图2所示，周边部发声孔组22以多个外周侧发声孔22b包围中心部发声孔组20的方式构成。外周侧发声孔22b是连结片23将多个同心圆分割而构成的。构成本实施方式的外周侧发声孔22b以两个同心圆包围中心部发声孔21的方式形成。

在本实施方式中，在隔板17的安装有扬声器单元4的背面侧，以收纳扬声器单元4的方式安装有壳体构件24。如图1所示，壳体构件24具备形成为杯状的扬声器单元收纳部25。壳体构件24通过使用螺钉等固定构件将在扬声器单元收纳部25的开口部侧的周缘形成的安装片26固定于隔板17的背面侧而安装于隔板17，将扬声器单元4收纳于扬声器单元收纳部25。

并且，如图1所示，在成为从扬声器单元4发出播放音频的发声面侧的、隔板17的前表面侧安装有耳垫28。耳垫28以包封具有预定厚度的发泡聚氨酯等稍微具有弹性的构件的方式形成为环状。该耳垫28形成为包围振动板保护部18的大小的环状，并沿着隔板17的外周缘安装。

由隔板17和耳垫28围成的区域构成供从扬声器单元4发出的播放音频放出的前腔29。

在本实施方式的头戴式耳机装置中，设有对从头戴式耳机单元1的外部传入扬声器单元4的环境噪音进行检测的麦克风31。该麦克风31设置为位于来自扬声器单元4的播放音频放出的一侧，在本实施方式中位于前腔29内。麦克风31固定于隔板17的前表面侧的、在振动板保护部18的局部形成的麦克风安装部32而被安装。

在本实施方式中，麦克风安装部32设于振动板保护部18的形成有副圆顶保护部21的外周侧。

在此使用的麦克风31检测进入前腔29内的环境噪音作为噪声成分。

此外，在本实施方式中，麦克风31在收集并检测噪声成分的同时，还收集并检测从扬声器单元4放出的播放音频。

对于在此使用的麦克风3，优选使用在配设于头戴式耳机单元1内时不会对从扬声器单元4放出的播放音频造成影响那样的小型的麦克风。对于麦克风31，可以使用动圈型的麦克风和电容型的麦克风(ECM)中的任一种麦克风。另外，麦克风31也可以是MEMS(MicroElectro Mechanical Systems：微机电系统)型麦克风。

在本实施方式的头戴式耳机装置中，采用了反馈方式作为减少从环境噪音检测到的噪声成分的噪声消除方式。搭载于头戴式耳机装置的麦克风31收集进入前腔29内的噪声成分和从扬声器单元4放出的播放音频。然后，与由麦克风31收集到的噪声成分对应的噪声信号和与播放音频对应的播放音频信号输入至未图示的噪声消除电路。噪声消除电路生成使所输入的噪声信号的相位和播放音频信号的相位反转的噪声消除信号并将其输出。从噪声消除电路输出的噪声消除信号输入至扬声器单元驱动电路，与从音频源输出的音频播放信号叠加。从扬声器单元驱动电路输出的叠加有噪声消除信号的音频播放信号输入至扬声器单元4的音圈8。

当音频播放信号输入至音圈8时，音圈骨架7通过与在磁路部3的磁隙G内产生的磁场的相互作用而被驱动并沿与音圈骨架7的中心轴线平行的方向位移，使振动板2振动。然后，通过振动板2振动，从而从该振动板2放出与声音播放信号的频率对应的播放音频。此时，从音频源输出的音频播放信号的输入信号电平高于所生成的噪声消除信号的信号电平。因此，即使叠加有噪声消除信号，也会从振动板2放出播放音频。

另外，如图1、图2所示，在本实施方式的扬声器单元4中使用的振动板2形成为具备中心圆顶5和副圆顶6的圆顶型。在1kHz以下的低频的频带中，该圆顶型的振动板2通过使振动板2整体一体地振动的活塞运动模式而放出播放音频，在超过1kHz的高频的频带中，该圆顶型的振动板2通过使振动板2局部地振动的分割振动模式而放出播放音频。在圆顶型的振动板2的情况下，在副圆顶6的区域中，通过分割振动模式播放的高频带的播放输出变大。

因此，在本实施方式中，设有用于控制从副圆顶6的区域放出的高频带的播放输出的声阻构件35。

如图1和图4所示，声阻构件35安装于副圆顶保护部21的前表面侧，即面临前腔29的面侧。

在本实施方式中，声阻构件35以覆盖副圆顶保护部21的整个面的方式配设。声阻构件35由吸收高频带的播放音频而使播放输出降低那样的构件形成。在本实施方式中，为了高效地吸收播放音频，声阻构件35由密度较高的无纺布形成。在此，由无纺布形成的声阻构件35使用粘接剂贴合于副圆顶21的前表面侧。

此外，若声阻构件35为能够高效率地吸收高频的播放音频而降低播放输出的构件，则可以由随意的原材料形成。对于声阻构件35，例如能够使用多孔质的发泡聚氨酯、织布等。

在本实施方式的头戴式耳机单元1中，在与高频带的播放输出变大的副圆顶6相对的位置配设有用于使高频带的播放输出降低的声阻构件35。这样的头戴式耳机单元1的结构使从副圆顶6放出并向前腔29内进入的高频带的播放输出降低。在本实施方式的头戴式耳机单元1中，在5kHz～20kHz的频带减少播放输出。通过减少这样的高频带的播放输出，从而由配设于前腔29内的麦克风8收集的高频带的声音收集电平降低。特别是，5kHz～20kHz的频带的声波的波长较短，为同副圆顶6与麦克风8之间的距离相同的程度。因此，在副圆顶6与麦克风8之间的距离中，5kHz～20kHz的频带中的声波的相位容易匹配。通过控制5kHz～20kHz的频带的播放输出，从而抑制啸叫的产生。

另外，配设于前腔29内的麦克风8在收集从扬声器单元4放出的播放音频的同时，还收集从头戴式耳机单元1的外部传入的环境噪音。此时，从扬声器单元4放出的高频带的播放输出减少，由此能够降低相互影响而产生啸叫的频带的声音收集电平。其结果是，能够在处于5kHz～20kHz的范围内的高频带的播放音频中抑制啸叫的产生。

另一方面，在本实施方式的头戴式耳机单元1中，主要从中心圆顶5放出的5kHz以下的低频带的播放音频从中心圆顶保护部19直接向前腔29内放出。因此，5kHz以下的低频带的播放输出不会衰减。

因而，在本实施方式的头戴式耳机单元1中，对于有源噪声消除功能所针对的低频带的噪声成分，能够实现准确的噪声消除。另外，本实施方式的扬声器单元4能够抑制因高频带中的啸叫而产生的峰值并良好地保持低频带中的播放特性。

准备了本实施方式的头戴式耳机单元1、头戴式耳机单元101(比较例1)以及在未设置声阻构件的情况下构成的头戴式耳机单元102(比较例2)，测量了各个头戴式耳机单元的音频播放特性，在该头戴式耳机单元101中，对于扬声器单元4的结构，将声阻构件35以覆盖包含圆顶型的振动板2的中心圆顶5在内的整个面的方式配设于隔板14。

对各头戴式耳机单元1、101、102，输入同一音频源同一音频信号，并在产生了共同的环境噪音的环境下测量了特性。

其结果是，在本实施方式的头戴式耳机单元1中，获得了图5中A所示的声压频率特性。由该频率特性A可知，在本实施方式的头戴式耳机单元1中，在5kHz～20kHz的高频带中没有检测到因啸叫而产生的峰值。另外，未发现在5kHz以下的低频带中的声压电平的降低。因此，在本实施方式的头戴式耳机单元1中，在从低频到高频的频带中，均能够得到平衡性较佳的良好的播放特性。

与此相对，包含中心圆顶5在内的振动板2的整个面均被声阻构件35覆盖的头戴式耳机单元101的声压频率特性如图5中的B所示。在头戴式耳机单元101中，如频率特性B所示，在5kHz～20kHz的高频带中，没有检测到因啸叫而产生的峰值，但5kHz以下的低频带中的声压电平发生了降低。因此，在头戴式耳机单元101中，看到了低频带中的声压电平的降低。

并且，在未设置声阻构件的情况下构成的头戴式耳机单元102的声压频率特性如图5中的C所示。在头戴式耳机单元102中，由频率特性C可知，未看到5kHz以下的低频带中的声压电平的降低，但在5kHz～20kHz的高频带中产生了由啸叫引起的峰值。因此，在头戴式耳机单元102中，无法得到良好的播放特性。

在上述的实施方式中，振动板保护部18与隔板17一体地形成，但振动板保护部18也可以独立于隔板17地形成。在该情况下，振动板保护部18以覆盖设于隔板17的放出播放音频的发声孔的方式配置。

使用本实施方式的头戴式耳机单元1的头戴式耳机装置能够抑制因高频成分的干涉而产生的啸叫，防止高频带中的播放频率特性的变差，并且，能够良好地维持低频带中的播放频率特性。

附图标记说明

1、头戴式耳机单元；2、振动板；3、磁路部；4、扬声器单元；5、中心圆顶；6、副圆顶；7、音圈骨架；8、音圈9、磁体；10、磁轭；11、极片；12、支承框架；13、磁轭固定部；14、凸缘部；15、振动板支承部；16、安装片；17、隔板；18、振动板保护部；19、中心圆顶保护部；20、中心部发声孔组；21、副圆顶保护部；22、周边部发声孔组；23、连结片；24、壳体构件；25、扬声器单元收纳部；26、安装片；28、耳垫；29、前腔；31、麦克风；32、麦克风安装部；35、声阻构件。

Claims (5)

1.一种噪声消除型的头戴式耳机装置，该噪声消除型的头戴式耳机装置的特征在于，

该头戴式耳机装置具备：

扬声器单元，其具有圆顶型的振动板，该振动板具有中心圆顶和与所述中心圆顶的周围相连续地设置的副圆顶；

隔板，其支承所述扬声器单元，并且设有供从所述扬声器单元发出的播放音频放出的发声孔；

麦克风，其检测来自所述扬声器单元的外部的环境噪音；以及

噪声消除信号生成部，其生成使由所述麦克风检测到的所述环境噪音降低的噪声消除信号，

仅在所述隔板的放出所述振动板的播放音频的发声面侧的、与所述振动板的所述副圆顶相对的区域配设有声阻构件。

2.根据权利要求1所述的噪声消除型的头戴式耳机装置，其特征在于，

所述声阻构件以与所述振动板分开的方式配设。

3.根据权利要求1或2所述的噪声消除型的头戴式耳机装置，其特征在于，

在所述隔板设有振动板保护部，所述发声孔形成于所述振动板保护部，

所述声阻构件支承于所述振动板保护部。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的噪声消除型的头戴式耳机装置，其特征在于，

所述麦克风配置于所述隔板的经由所述声阻构件发出所述播放音频的一侧。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的噪声消除型的头戴式耳机装置，其特征在于，

所述声阻构件由无纺布形成。