JP2009033768A - Active noise-reducing headset - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an improved active noise-reducing headphone. <P>SOLUTION: A module suitable for use in the active noise-reducing headset includes an enclosure 12, and has a wall portion for separating an interior of the enclosure from an exterior of the enclosure. A driver 18 having a diaphragm 21 is mounted on a part of the wall portion. The driver radiates acoustic waves and cancels the surrounding noises. A port having resonance connects the interior with the exterior. A resonation damper makes resonance of the port attenuate. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、能動型ノイズ低減に関するものである。   The present invention relates to active noise reduction.

技術的背景として、米国特許第４，６４４，５８１号、第４，９２２，５４２号および第５，３０５，３８７号を援用する。   U.S. Pat. Nos. 4,644,581, 4,922,542 and 5,305,387 are incorporated as technical background.

本発明の重要な目的は、改良された能動型ノイズ低減ヘッドホーンを提供することである。   An important object of the present invention is to provide an improved active noise reduction headphone.

本発明によれば、能動型ノイズ低減ヘッドセットにおける使用に適したモジュールは、壁部を有するエンクロージャを含んでいる。この壁部の一部にドライバが取り付けられている。ポートが、エンクロージャの内部および外部を相互結合する。ダンパがポートに結合されている。   In accordance with the present invention, a module suitable for use in an active noise reduction headset includes an enclosure having walls. A driver is attached to a part of the wall. A port interconnects the interior and exterior of the enclosure. A damper is coupled to the port.

本発明の別の態様では、能動型ノイズ低減ヘッドセットは、分割部によって分離された第１および第２の空洞を包囲するイヤカップ（ｅＡｒｃｕｐ）を含む。ヘッドセットは、更に快適な密閉用パッドも含む。ダイアフラムを有するドライバが分割部内に取り付けられており、第１の空洞内に音波を放射し、これが周囲のノイズを減衰させる。ポートは、第２の空洞およびエンクロージャの外部を相互結合する。   In another aspect of the invention, an active noise reduction headset includes an earcup (eArcup) that surrounds first and second cavities separated by a divider. The headset also includes a more comfortable sealing pad. A driver with a diaphragm is mounted in the split and emits sound waves into the first cavity, which attenuates ambient noise. The port interconnects the second cavity and the exterior of the enclosure.

その他の特徴、目的および利点は、添付図面を参照することにより、以下の詳細な説明から明白となろう。   Other features, objects and advantages will become apparent from the following detailed description when taken in conjunction with the accompanying drawings.

これより図面、更に特定すれば図１を参照すると、本発明による能動型（アクティブ）ノイズ低減ヘッドセットが示されている。ヘッドバンド５６が２つのイヤカップ構造体５８に取り付けられている。イヤカップ構造体５８の各々は、イヤカップ部分５０および快適パッド５４を含む。ヘッドバンドは、多くのタイプの１つとすることができ、その中には、ヘッドバンドの長さまたはヘッドバンド上のイヤカップ構造体の位置が調節可能なヘッドバンドが含まれる。ヘッドバンド５６およびイヤカップ構造体間の接続によって、ヘッドバンドに対して１本以上の軸に沿った調節を考慮することができる。使用中、ヘッドバンド５６は、ユーザの耳を覆うようにイヤカップ構造体５８を保持し、耳（周囲耳（circumＡurＡl））を包囲するか、または耳（上耳（suprＡurＡl））を覆う。   Referring now to the drawings and more particularly to FIG. 1, an active noise reduction headset according to the present invention is shown. A headband 56 is attached to the two earcup structures 58. Each of the earcup structures 58 includes an earcup portion 50 and a comfort pad 54. The headband can be one of many types, including a headband in which the length of the headband or the position of the earcup structure on the headband is adjustable. The connection between the headband 56 and the earcup structure allows for adjustment along one or more axes relative to the headband. In use, the headband 56 holds the ear cup structure 58 to cover the user's ear and surrounds the ear (circumAurAl) or covers the ear (suprAurAl).

図２ないし図４を参照すると、イヤカップ構造体５８の概略断面図が示されている。図２において、イヤカップ・シェル５０が前側空洞５２を包囲する。快適パッド５４は、ユーザの頭部側面に密着するので、これらは周囲ノイズの大部分からユーザの耳を封止する。前側空洞５２は、能動型ノイズ低減モジュール１０を包囲する。能動型ノイズ低減モジュール１０は、音波放射ダイアフラム２１を備えたドライバ１８を含む。ポート１６および音響的抵抗開口１７が並列に、イヤカップ・シェル５０を貫通する。これらについては、以下で更に詳しく説明する。図３および図４において、通路１９がポートおよび抵抗開口１７を周囲環境に接続する。通路１９の寸法は、この通路がポートとしても、ダイアフラム２１が放射する音波の導波路としても作用しないようなものとする。音響効果は、ポート１６および抵抗開口１７双方が図２におけるように直接周囲環境に接続する場合と同一である。前側空洞５２内には、減衰材５３（例えば、連続気泡発泡体）を配し、前側空洞における共振を減少させ、受動型な減衰を補助するようにしてもよい。図３および図４におけるような実施形態は、能動型ノイズ低減モジュールの融通性（適応性）のある配置を可能とし、イヤカップに対する改造を最少に抑えて、種々の異なるイヤカップに能動型ノイズ低減モジュール１０を実装可能にするという利点がある。   Referring to FIGS. 2-4, schematic cross-sectional views of the earcup structure 58 are shown. In FIG. 2, the ear cup shell 50 surrounds the front cavity 52. The comfort pads 54 adhere to the side of the user's head so that they seal the user's ears from most of the ambient noise. The front cavity 52 surrounds the active noise reduction module 10. The active noise reduction module 10 includes a driver 18 with a sound radiation diaphragm 21. Port 16 and acoustic resistance opening 17 extend through ear cup shell 50 in parallel. These will be described in more detail below. 3 and 4, a passage 19 connects the port and resistance opening 17 to the surrounding environment. The size of the passage 19 is such that the passage does not act as a port or a waveguide of sound waves emitted from the diaphragm 21. The acoustic effect is the same as when both port 16 and resistive opening 17 are directly connected to the surrounding environment as in FIG. A damping material 53 (eg, open cell foam) may be disposed in the front cavity 52 to reduce resonance in the front cavity and assist in passive damping. The embodiment as in FIGS. 3 and 4 allows for a flexible arrangement of the active noise reduction module, minimizes modifications to the ear cup, and provides an active noise reduction module for a variety of different ear cups. There is an advantage that 10 can be implemented.

動作において、マイクロフォン２２が音圧を測定する。回路（図示せず）が、マイクロフォン２２によって測定された音圧を、ダイアフラム２１によって放射された音波による音圧と比較し、周囲ノイズを検出し、ドライバ１８に信号を伝達し、周囲ノイズと同様であるが周囲ノイズとは位相が外れている音響パターンをダイアフラム２１に放射させることによって、周囲ノイズを大幅に減衰させる。   In operation, the microphone 22 measures the sound pressure. A circuit (not shown) compares the sound pressure measured by the microphone 22 with the sound pressure due to the sound waves emitted by the diaphragm 21, detects ambient noise, and transmits a signal to the driver 18, similar to ambient noise. However, the ambient noise is greatly attenuated by causing the diaphragm 21 to emit an acoustic pattern out of phase with the ambient noise.

図５を参照すると、能動型ノイズ低減モジュール１０が図示されている。エンクロージャ１２が後側空洞１４（図６ないし図９）を包囲する。ポート１６および音響的抵抗開口１７が、エンクロージャ１２の壁部を貫通している。エンクロージャ１２の表面には、ドライバ１８が取り付けられている。エンクロージャ１２の外面には、マイクロフォン２２が取り付けられている。本実施形態では、マイクロフォン２２は、ダイアフラム２１の端部付近の位置に取り付けられ、ピックアップ面が半径方向内側に面している。即ち、ピックアップ面に垂直な直線が、ドライバ１８の軸２４にほぼ直交するように取り付けられている。   Referring to FIG. 5, an active noise reduction module 10 is illustrated. Enclosure 12 surrounds rear cavity 14 (FIGS. 6-9). Port 16 and acoustic resistance opening 17 extend through the wall of enclosure 12. A driver 18 is attached to the surface of the enclosure 12. A microphone 22 is attached to the outer surface of the enclosure 12. In the present embodiment, the microphone 22 is attached at a position near the end of the diaphragm 21, and the pickup surface faces inward in the radial direction. That is, the straight line perpendicular to the pickup surface is attached so as to be substantially orthogonal to the shaft 24 of the driver 18.

本発明の一実施形態では、エンクロージャ１２は概略的に円筒形をなしており、ドライバ１８の直径は約４２ｍｍで、円筒の平面の１つに取り付けられている。エンクロージャ１２によって包囲されている後側空洞１４は、典型的には約１０ないし２０立方センチメートルの容積を有し、前側空洞５２は、典型的には、約１００ないし２００立方センチメートルの容積を有する。ポート１６の音響質量、および後側空洞１４のコンプライアンスは、典型的に、約３００Ｈｚの周波数に同調されている。音響的抵抗開口１６は、約１ｘ１６７オームの音響抵抗を与える。抵抗開口１７は、音響的抵抗被覆１７Ｂを有する開口１７Ａとすればよく、あるいは、音響的抵抗物質を充填した開口としてもよい。   In one embodiment of the present invention, the enclosure 12 is generally cylindrical and the driver 18 has a diameter of about 42 mm and is attached to one of the planes of the cylinder. The rear cavity 14 surrounded by the enclosure 12 typically has a volume of about 10 to 20 cubic centimeters, and the front cavity 52 typically has a volume of about 100 to 200 cubic centimeters. The acoustic mass of the port 16 and the compliance of the back cavity 14 are typically tuned to a frequency of about 300 Hz. The acoustic resistance opening 16 provides an acoustic resistance of about 1 × 167 ohms. The resistance opening 17 may be an opening 17A having an acoustic resistance coating 17B, or may be an opening filled with an acoustic resistance material.

次に図６ないし図９を参照すると、能動型ノイズ低減モジュール１０が示されている。これらの図では、本発明をより良く説明するためにある要素が省略または変更されている。図６ないし図９を用いて、図６の実施形態の特徴のいくつかの効果について、以下に説明する。図７では、ポート１６および抵抗開口１７が省略されている。図８では、抵抗開口１７が省略されている。図９では、抵抗開口１７を省略し、音響的抵抗物質１６Ａがポート１６内に挿入されている。（あるいは、ポート１６の開口を、音響的抵抗物質で被覆してもよい）。   With reference now to FIGS. 6-9, an active noise reduction module 10 is shown. In these figures, certain elements have been omitted or changed to better explain the invention. Several effects of the embodiment of FIG. 6 will be described below with reference to FIGS. In FIG. 7, the port 16 and the resistance opening 17 are omitted. In FIG. 8, the resistance opening 17 is omitted. In FIG. 9, the resistance opening 17 is omitted, and the acoustic resistance material 16 </ b> A is inserted into the port 16. (Alternatively, the opening of port 16 may be coated with an acoustic resistance material).

図９の実施形態では、音響材１６Ａの音響抵抗が、周囲環境と連絡した後側空洞１４を、ポート１６内の空気の質量と直列に接続する。図６の実施例では、抵抗開口１８の音響抵抗は、周囲環境に通じる後側空洞１４を、ポート１６内の空気の質量に並列に接続する。   In the embodiment of FIG. 9, the acoustic resistance of the acoustic material 16 </ b> A connects the rear cavity 14 in communication with the surrounding environment in series with the mass of air in the port 16. In the embodiment of FIG. 6, the acoustic resistance of the resistive opening 18 connects the back cavity 14 leading to the ambient environment in parallel to the mass of air in the port 16.

次に図９を参照すると、ドライバ１８の応答（レスポンス）を、周波数の関数として行ったコンピュータ・シミュレーションのグラフが示されており、図６の実施形態の種々の要素の効果を表す。曲線２４は、図７の実施形態におけるドライバ１８の応答を表す。曲線２６は、図８に示した実施例におけるドライバ１８の応答を表す。曲線２４と比較すると、曲線２６は、低周波数においてより良い応答を示すだけでなく、この場合３００Ｈｚのポート共振周波数において、低い出力を有する。曲線２８は、図８に示した実施形態におけるドライバ１８の応答を表す。曲線２６と比較すると、曲線２８は、より滑らかな周波数応答、および低周波数において改善された応答を示す。曲線３０は、図７の実施形態の応答を表す。曲線２４，２６および２８と比較すると、曲線３０は、滑らかな周波数応答および低周波数において改善された応答を示す。   Referring now to FIG. 9, there is shown a computer simulation graph in which the response of the driver 18 as a function of frequency, representing the effect of the various elements of the embodiment of FIG. Curve 24 represents the response of driver 18 in the embodiment of FIG. Curve 26 represents the response of driver 18 in the embodiment shown in FIG. Compared to curve 24, curve 26 not only shows a better response at low frequencies, but in this case has a low output at a port resonant frequency of 300 Hz. Curve 28 represents the response of driver 18 in the embodiment shown in FIG. Compared to curve 26, curve 28 shows a smoother frequency response and an improved response at low frequencies. Curve 30 represents the response of the embodiment of FIG. Compared to curves 24, 26 and 28, curve 30 shows a smooth frequency response and an improved response at low frequencies.

本発明によるイヤカップは、そのポートおよび抵抗性経路の構造によって、能動的減衰を可能とし、しかも後側空洞を格段に縮小することができるので、従来のイヤカップよりも有利である。この特徴は、更に、所与のイヤカップ・サイズ、前側空洞の大型化をもたらし、受動的減衰を改善する。周波数応答が滑らかなため、簡略化した電子回路を用い、ドライバ動作の一層の効率化と組み合わせることが容易となり、電池給電型能動型ノイズ低減ヘッドセットにおいて特に有利な、電力消費の大幅な削減を可能とする。   The ear cup according to the present invention is more advantageous than the conventional ear cup because the structure of the port and the resistive path enables active damping and the rear cavity can be greatly reduced. This feature also provides a given earcup size, an increase in the front cavity and improves passive damping. The smooth frequency response makes it easy to combine simplified driver circuitry with greater efficiency in driver operation, which can be a significant advantage in battery powered active noise reduction headsets Make it possible.

他の実施例も、特許請求の範囲に含まれるものとする。   Other embodiments are within the scope of the claims.

ノイズ低減ヘッドセットの平面図。The top view of a noise reduction headset. 本発明を具体化するイヤカップの概略断面図。1 is a schematic cross-sectional view of an ear cup that embodies the present invention. 本発明を具体化するイヤカップの概略断面図。1 is a schematic cross-sectional view of an ear cup that embodies the present invention. 本発明を具体化するイヤカップの概略断面図。1 is a schematic cross-sectional view of an ear cup that embodies the present invention. 本発明によるモジュールの斜視図。1 is a perspective view of a module according to the present invention. FIG. 本発明によるモジュールの別の実施例を示す断面図。Sectional drawing which shows another Example of the module by this invention. 本発明によるモジュールの別の実施例を示す断面図。Sectional drawing which shows another Example of the module by this invention. 本発明によるモジュールの別の実施例を示す断面図。Sectional drawing which shows another Example of the module by this invention. 本発明によるモジュールの別の実施例を示す断面図。Sectional drawing which shows another Example of the module by this invention. 図６ないし図９のモジュールの、ドライバ応答対周波数の関係を示すグラフ。10 is a graph showing the relationship between driver response and frequency for the modules of FIGS.

符号の説明Explanation of symbols

１０ 能動型ノイズ低減モジュール
１２ エンクロージャ
１４ 後側空洞
１６ ポート
１７ 音響的抵抗開口
１８ ドライバ
１９ 通路
２１ 音波放射ダイアフラム
２２ マイクロフォン
５０ イヤカップ部分（イヤカップ・シェル）
５２ 前側空洞
５３ 減衰材
５４ 快適パッド
５６ ヘッドバンド
５８ イヤカップ構造体 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Active noise reduction module 12 Enclosure 14 Back side cavity 16 Port 17 Acoustic resistance opening 18 Driver 19 Passage 21 Sonic radiation diaphragm 22 Microphone 50 Ear cup part (ear cup shell)
52 Front cavity 53 Damping material 54 Comfort pad 56 Headband 58 Ear cup structure

Claims (16)

能動型ノイズ低減ヘッドセットにおける使用に適したモジュールであって、
内部を分離する壁部を有するエンクロージャであって、該エンクロージャの外部からのコンプライアンスによって特徴付けられるエンクロージャと、
ダイアフラムを有するドライバと、
前記内部および前記外部を接続するポートであって、前記コンプライアンスと共働して、共振周波数において共振する共振回路を形成する質量を有するポートと、
前記共振回路に結合された共振ダンパと、
を備えたモジュール。 A module suitable for use in an active noise reduction headset,
An enclosure having walls separating the interior, characterized by compliance from outside the enclosure;
A driver having a diaphragm;
A port connecting the interior and the exterior, having a mass that cooperates with the compliance to form a resonant circuit that resonates at a resonant frequency;
A resonant damper coupled to the resonant circuit;
With module. 請求項１記載のモジュールにおいて、前記共振ダンパが、前記内部および前記外部を接続する音響的抵抗開口を含むモジュール。   2. The module according to claim 1, wherein the resonance damper includes an acoustic resistance opening that connects the inside and the outside. 請求項２記載のモジュールにおいて、前記ポートおよび前記音響的抵抗開口が、前記内部および前記外部を並列に接続するモジュール。   3. The module according to claim 2, wherein the port and the acoustic resistance opening connect the inside and the outside in parallel. 請求項２記載のモジュールにおいて、前記ポートおよび前記音響的抵抗開口が、前記内部および前記外部を直列に接続するモジュール。   3. The module according to claim 2, wherein the port and the acoustic resistance opening connect the inside and the outside in series. 請求項２記載のモジュールであって、更に、ピックアップ面を有するマイクロフォンを備えており、
前記マイクロフォンが、前記ダイアフラムの外縁付近に取り付けられているモジュール。 The module according to claim 2, further comprising a microphone having a pickup surface,
A module in which the microphone is attached near the outer edge of the diaphragm. 請求項５記載のモジュールにおいて、前記マイクロフォンのピックアップ面が、前記ドライバの軸に垂直に方向付けられているモジュール。   6. The module of claim 5, wherein the microphone pick-up surface is oriented perpendicular to the driver axis. 請求項１記載のモジュールであって、更に、ピックアップ面を有するマイクロフォンを備えており、前記マイクロフォンが、前記ダイアフラムの外縁付近に取り付けられているモジュール。   2. The module according to claim 1, further comprising a microphone having a pickup surface, wherein the microphone is attached in the vicinity of an outer edge of the diaphragm. 請求項７記載のモジュールにおいて、前記マイクロフォンのピックアップ面が、半径方向内側に面しているモジュール。   8. The module according to claim 7, wherein the pickup surface of the microphone faces inward in the radial direction. 請求項１記載のモジュールにおいて、前記内部が、約２０ｃｃ未満の容積を有するモジュール。   The module of claim 1, wherein the interior has a volume of less than about 20 cc. 能動型ノイズ低減ヘッドセットであって、
第１の空洞、およびコンプライアンスを有する第２の空洞を包囲するイヤカップであって、前記第１の空洞および第２の空洞が分割部によって分離されているイヤカップと、
ユーザの頭部の側面から前記イヤカップを封止するように構成され配置される快適パッドと、
内部にダイアフラムが取り付けられたドライバと、
前記第２の空洞および前記イヤカップの外部領域を接続するポートであって、前記共振器に結合された前記第２の空洞のコンプライアンスと共働し、共振回路を形成する質量を有するポートと、
共振ダンパ回路と、
を備えた能動型ノイズ低減ヘッドセット。 An active noise reduction headset,
An ear cup surrounding a first cavity and a second cavity having compliance, wherein the first cavity and the second cavity are separated by a dividing portion;
A comfort pad constructed and arranged to seal the ear cup from the side of the user's head;
A driver with a diaphragm inside,
A port connecting the second cavity and the outer region of the earcup, the port having a mass that cooperates with the compliance of the second cavity coupled to the resonator to form a resonant circuit;
A resonant damper circuit;
Active noise reduction headset with 請求項１０記載の能動型ノイズ低減ヘッドセットにおいて、前記共振ダンパは、前記第２の空洞と前記イヤカップの外部領域とを接続する、音響的抵抗開口を含む能動型ノイズ低減ヘッドセット。   The active noise reduction headset according to claim 10, wherein the resonance damper includes an acoustic resistance opening that connects the second cavity and an external region of the earcup. 請求項１１記載の能動型ノイズ低減ヘッドセットにおいて、前記ポートおよび前記音響的抵抗路は、前記第２の空洞と前記領域とを並列に接続する能動型ノイズ低減ヘッド。   12. The active noise reduction head set according to claim 11, wherein the port and the acoustic resistance path connect the second cavity and the region in parallel. 請求項１１記載の能動型ノイズ低減ヘッドセットにおいて、前記ポートおよび前記音響的抵抗路は、前記第２の空洞と前記領域環境を直列に接続する能動型ノイズ低減ヘッド。   12. The active noise reduction headset according to claim 11, wherein the port and the acoustic resistance path connect the second cavity and the region environment in series. 請求項１０記載の能動型ノイズ低減ヘッドセットであって、更に、前記第１の空洞内にマイクロフォンを備えている能動型ノイズ低減ヘッドセット。   The active noise reduction headset according to claim 10, further comprising a microphone in the first cavity. 請求項１４記載の能動型ノイズ低減ヘッドセットにおいて、前記マイクロフォンが、前記ダイアフラムの外縁付近に取り付けられている能動型ノイズ低減ヘッドセット。   15. The active noise reduction headset according to claim 14, wherein the microphone is attached near an outer edge of the diaphragm. 請求項１２記載の能動型ノイズ低減ヘッドセットにおいて、前記分割部はモジュールの壁部を備えており、
前記モジュールは前記第２の空洞を包囲し、
前記ポートおよび前記音響的抵抗開口が、前記イヤカップ内の開口を通して、前記第２の空洞と前記領域とを接続するように、前記モジュールが前記イヤカップ内に着脱自在に一体化される構成である能動型ノイズ低減ヘッドセット。 The active noise reduction headset according to claim 12, wherein the dividing portion includes a wall of a module.
The module surrounds the second cavity;
An active configuration in which the module is detachably integrated within the earcup such that the port and the acoustic resistance opening connect the second cavity and the region through an opening in the earcup. Type noise reduction headset.
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