JP2006042021A - ヘルメット用スピーカ - Google Patents

Abstract

【課題】 騒音環境下でも音声を聴き取ることのできる、コンパクトで取り扱いの容易なヘルメット用スピーカを提供する。
【解決手段】 音源から得られる電気信号を振動エネルギーに変換して可動装置３を振動させ、振動をヘルメット構造物に伝導させ、構造物から音波を放射させる。このとき、信号増幅装置５が、外部音を取り込み、当該取り込まれた外部音と逆位相の信号を生成して外部音による影響を打ち消し音源から得られ音声と合成出力して可動装置３を駆動する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、オートバイへの乗車時や工事現場等の騒音環境下で音声を聴き取る用途に用いて好適なヘルメット用スピーカに関する。

オートバイ等への乗車時、あるいは工事現場、プラント工場の現場等では、安全のためにヘルメットの着用が義務付けられている。ところで、ヘルメットを装着した状態で通信機器やオーディオ装置から発生される音を聞き取るためには、耳にイヤホン等を装着し、その上からヘルメットで覆い、あるいは、ヘルメットの内装を改造し、耳に当たる位置にスピーカを取り付けていた。

一方、ノイズキャンセリングの原理を応用した消音ヘッドホンが出現し（例えば、非特許文献１参照）、これをヘルメットに応用したものも提案されている（例えば、特許文献１参照）。
これら文献に開示された技術によれば、内蔵マイクが周囲の騒音をひろい、その騒音に対して反対に作用する逆位相の音を作り出力することで、２つの音が互いに打ち消しあって周囲の騒音を低減させることができ（非特許文献１）、あるは、ヘルメットを装着した作業者の耳元で局所的な静音エリアを形成することができる（特許文献１）。
「ヘッドホン・ノイズキャンセラー」＜インターネットＵＲＬ：http//niigata-jp.nett/Tokyo//hannbai/noisec/noisec.html＞（２００４年６月２６日検索） 特開平５−２７９９０３号公報（段落「０００６」、図１）

上記した「イヤホン装着」、あるいは「ヘルメットを改造」した場合、ヘルメットの装着が必須となるため外部からの音を遮断してしまい、あるいは個人差にもよるが、耳の位置によってはうまく聞き取れないといった問題があった。また、これを解消するために骨伝導装置を人体に接触できる位置に装着すること考えられるが、この場合フルフィスヘルメットの装着は困難であった。更に、ヘルメットに対して穴あけ加工が必要になり、強度の低下、あるいは、それに伴い発生する法律上の規制に反する恐れがある。
一方、特許文献１に開示された技術によれば、作業者近傍の騒音環境を改善可能ではあるが、密閉型のスピーカが必要となるといった問題があった。

本発明は上記諸々の事情に鑑みてなされたものであり、騒音環境下でも音声を聴き取ることのできる、コンパクトで取り扱いの容易なヘルメット用スピーカを提供することを目的とする。

上記した課題を解決するために本発明のヘルメット用スピーカは、音源と、前記音源から得られる電気信号を振動エネルギーに変換し、ヘルメット構造物を構成する少なくとも一部を振動させる可動装置と、を具備することを特徴とする。

また、本発明において、前記可動装置は、前記振動を、片側が接触し、その反対側から前記振動を吸収する緩衝材に対して圧力を加えた状態で前記ヘルメット構造物に対して振動を伝搬させ、構造物から音波を放射させることを特徴とする。

また、本発明において、前記音源から得られる電気信号を、前記可動装置を構成する電磁コイルもしくは圧電素子を駆動するのに必要な電圧レベルに増幅すると共に、再生に適した周波数に変換する信号増幅装置と、を具備することを特徴とする。

また、本発明において、前記信号増幅装置は、前記ヘルメット構造物の外部の音を取り込み電気信号に変換し、前記電気信号を反転増幅して前記再生に適した周波数に変換することを特徴とする。

また、本発明において、前記信号増幅装置の出力と、前記音源から得られる電気信号とを合成して前記可動装置に供給する信号合成回路と、を具備することを特徴とする。

本発明によれば、音源から得られる電気信号を振動エネルギーに変換して可動装置を振動させ、振動をヘルメット構造物に伝導させ、構造物から音波を放射させることにより、コンパクトなヘルメット用スピーカを提供することができる。また、このとき、信号増幅装置が、外部音を取り込み、当該取り込まれた外部音と逆位相の信号を生成して外部音による影響を打ち消し、音源から得られ音声と合成出力して可動装置を駆動することで、風切り音や工場内における騒音等のノイズ除去が可能となり、ヘルメット内の局所空間において騒音環境下での音声の聞き取りを容易化することができる。

図１は、本発明実施形態に係わるヘルメット用スピーカの概略構造を説明するために引用した図である。

図１において、符号１はヘルメットであり、ここでは、運転者、あるいは作業者が頭に装着した状態を示している。ここでは、ヘルメット１の外郭にはフレーム２が取り付けられており、このフレーム２内には、電磁コイルや圧電素子で構成される可動装置３が、片側をヘルメット等に接触し、反対側を緩衝材（バネ／クッション４）を介して取り付けられている。 可動装置３は、後述するように、音源により生成される電気信号を振動エネルギーに変換してヘルメット１を振動させる振動部分としての役割を持つ（図中、ｂ）。このとき、緩衝材（バネ／クッション４）は、その振動を吸収し、バネやクッション成分により適宜圧力が加わった状態で可動装置３の反対側をヘルメット１に接触させることでヘルメット１を振動させることができ、ヘルメットの振動は、音波としてヘルメット１内部の空間を伝播し（図中、ａ）、ヘルメット１を装着した運転手あるいは作業員に対して目的とする音声を聴取させることができる。

なお、可動装置３は、信号増幅装置５によって駆動される。信号増幅装置５には、音源となる、例えば、オーディオ信号が供給されており、このオーディオ信号を、可動装置３を構成する電磁コイルもしくは圧電素子を駆動するのに必要な電圧レベルに増幅すると共に、再生に適した周波数に変換する。図３、図４にその内部回路構成の一例が示されている。

図３に示す信号増幅装置５は、マイク等、外部音を取り込み電気信号に変換するセンサと、当該電気信号を反転増幅することで逆位相の信号を生成する位相反転増幅、周波数特性調整回路５１で構成される。
図３において、取り込まれた風切り音や工場内における騒音は、位相反転増幅、周波数特性調整回路５１により生成される逆位相の信号によって打ち消され、図示せぬ音源からの信号によって可動装置３を駆動することができる。その結果、ヘルメット１の外殻が振動し、運転手、あるいは作業員は、ヘルメット１を介して放射される音波により、雑音が低減されたオーディオ信号を聴取することができる。

なお、このとき、位相反転増幅、周波数特性調整回路５１は、図示せぬ音源からの音声信号によっては再生に適した周波数特性に調整可能なように自動的に追従できる構成になっているものとする。

図４には、図３に示す信号増幅装置５をベースに、反転増幅され、周波数特性調整が行われた信号と、増幅、周波数調整回路５２を介して増幅され、周波数特性調整された音源からの信号とを、合成、増幅、周波数特性調整回路５３で合成して可動装置３を駆動する構成が示されている。
上記構成により、ヘルメット１を装着した運転者あるいは作業員が聴き取る外部からの雑音を低減すると共に、目的のオーディオ信号がより鮮明に聴取可能である。

図２は、本発明の他の実施形態に係わるヘルメット用スピーカの概略構造を説明するために引用した図である。
図１に示す実施形態との差異は、図１ではヘルメット１の外殻（１ａ）を振動させたのに対し、ここでは二重構造のヘルメットを例示したため、内部の構造物（１ｂ）を振動させていることにある。このため、バネ／クッション４は、ヘルメット外殻１ａの内側に取り付けられている。バネ／クッション４は、可動装置３により生成される振動を吸収し、バネやクッション成分により適宜圧力が加わった状態で可動装置３の反対側をヘルメット内部の構造物（１ｂ）に接触させることでヘルメット内部の構造物（１ｂ）を振動させることができる。その振動は、音波としてヘルメット内部の空間を伝播し（ａ）、図１に示す実施形態同様、ヘルメット１を装着した運転者、あるいは作業員に対して目的の音声を聴取させることができる。

以上説明のように本発明は、音源から得られる電気信号を振動エネルギーに変換して可動装置３を振動させ、振動をヘルメット構造物（外殻１ａ、あるいは内側１ｂ）に伝導させ、構造物により音波を放射するものである。このとき、信号増幅装置５が、外部音を取り込み、当該取り込まれた外部音と逆位相の信号を生成して外部音による影響を打ち消し、音源から得られ音声と合成出力して可動装置３を駆動することで、風切り音や工場内の騒音等のノイズ除去が可能となり、ヘルメット内の局所空間において騒音環境下での音声の聞き取りを容易化することものである。
なお、上記した本発明実施形態によれば、振動の対象は、ヘルメットの外殻、あるいは二重構造ヘルメットにおける内部の構造物としたが、部分的な構造物であってもよい。また、周波数特性調整は、自動的に行なわれるものとして説明したが、ユーザが手持ちのリモコンのボリュウム調整等により、手動で行う方法も考えられる。

本発明実施形態に係わるヘルメット用スピーカの概略構造を説明するために引用した図である。 本発明の他の実施形態に係わるヘルメット用スピーカの概略構造を説明するために引用した図である。 図１、図２に示す信号増幅装置の内部構成例を示すブロック図である。 図１、図２に示す信号増幅装置の内部構成例を示すブロック図である。

符号の説明

１…ヘルメット（１ａ、１ｂ…ヘルメット構造物）、２…フレーム、３…可動装置、４…バネ／クッション、５…信号増幅装置、５１…位相反転増幅、周波数特性調整回路、５２…増幅、周波数特性調整回路、５３…合成、増幅、周波数特性調整回路、

Claims (5)

1. 音源と、
   前記音源から得られる電気信号を振動エネルギーに変換し、ヘルメット構造物を構成する少なくとも一部を振動させる可動装置と、
   を具備することを特徴とするヘルメット用スピーカ。
2. 前記可動装置は、
   前記振動を、片側が接触し、その反対側から前記振動を吸収する緩衝材に対して圧力を加えた状態で前記ヘルメット構造物に対して振動を伝搬させ、構造物から音波を放射させることを特徴とする請求項１に記載のヘルメット用スピーカ。
3. 前記音源から得られる電気信号を、前記可動装置を構成する電磁コイルもしくは圧電素子を駆動するのに必要な電圧レベルに増幅すると共に、再生に適した周波数に変換する信号増幅装置と、
   を具備することを特徴とする請求項１または２に記載のヘルメット用スピーカ。
4. 前記信号増幅装置は、
   前記ヘルメット構造物の外部の音を取り込み電気信号に変換し、前記電気信号を反転増幅して前記再生に適した周波数に変換することを特徴とする請求項３に記載のヘルメット用スピーカ。
5. 前記信号増幅装置の出力と、前記音源から得られる電気信号とを合成して前記可動装置に供給する信号合成回路と、
   を具備することを特徴とする請求項４に記載のヘルメット用スピーカ。
   
   

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