JP2010109799A - ノイズキャンセルヘッドホン - Google Patents

Abstract

【課題】環境騒音を集音するための孔に直接手を触れることができず、かつ、風が直接入ることができない構造になるように工夫して、耳障りな騒音が生じないようにしたノイズキャンセルヘッドホンを得る。
【解決手段】フィードフォワード制御型ノイズキャンセルヘッドホンであって、ヘッドホン本体１０は外周に沿って溝１４が形成された溝形成部材１１を有し、溝形成部材１１には集音孔１５が開口を上記溝１４に向けて形成され、集音孔１５に向けて環境騒音集音用マイクロホン２２が配置されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、ノイズキャンセルヘッドホン、特に、ヘッドホン本体の外側の環境騒音を直接集音するためにマイクロホンをヘッドホン本体の外側に向けて配置したフィードフォワード制御型といわれるノイズキャンセルヘッドホンにおける上記マイクロホンの取り付け構造に関するものである。

環境騒音をマイクロホンで集音し、環境騒音信号の逆位相のキャンセル信号を生成し、キャンセル信号を楽音信号と混合してスピーカユニット（ヘッドホンユニットという場合もある）に入力することにより、スピーカユニットから放音されるキャンセル信号に基づく音声が環境騒音を打ち消し、ユーザーは楽音信号のみを聞くことができるようにしたアクティブ型ノイズキャンセルヘッドホンが普及している。
アクティブ型ノイズキャンセルヘッドホンは、環境騒音を集音するマイクロホンの設置位置によって、フィードフォワード制御型とフィードバック制御型に分類することができる。フィードフォワード制御型はマイクロホンをヘッドホン本体の外側に向けて取り付け、ヘッドホン本体内に進入する前の環境騒音を集音してキャンセル信号を生成する。フィードバック制御型ヘッドホンはマイクロホンをヘッドホン本体内に配置し、ヘッドホン本体内に進入してきた騒音を集音してキャンセル信号を生成する。

本発明にかかるノイズキャンセルヘッドホンは、フィードフォワード制御型に関する。従来の耳覆い型あるいは耳載せ型ヘッドホンで、フィードフォワード制御型ヘッドホンにおけるマイクロホンは、ヘッドホン本体に直接、集音方向をヘッドホン本体外側に向けて取り付けられている。例えば、特許文献１、特許文献２に記載されているヘッドホンなどはその例である。
図５、図６は従来のフィードフォワード制御型ヘッドホンの外観例を示す。図５、図６において、ヘッドホン１は、左右一対のヘッドホンハウジング２と、左右のヘッドホンハウジング２を連結するヘッドバンド３を備えている。ヘッドバンド３は適度の弾性を有して逆U字状に形成され、その両端部は半円形のハンガー４の中間部に連結されている。各ハンガー４の両端部にはヘッドホン本体２が軸を介して回転可能に連結されている。

従来の耳覆い型あるいは耳載せ型でありかつフィードフォワード制御型ヘッドホンにおける環境騒音集音用マイクロホンは、その集音孔がユーザーの手によって触れることができる位置に配置されている。例えば、図６に示す従来例のように、カップ状に形成されているヘッドホンハウジング２のカップの底面に相当する面に集音孔５を開口させ、あるいは、ヘッドホンハウジング２の周面に集音孔６を開口させ、これら集音孔５または６の背後に直接対向させてマイクロホンが配置されている。図５に示す矢印Ａは、ヘッドホンハウジング２の面に設けられたマイクロホンに、上記ヘッドホンハウジング２の面に対して直交する方向から進入する環境騒音を示している。矢印Ｂは、ヘッドホンハウジング２の面に平行な方向から進入する環境騒音を示している。

以上の説明からわかるように、従来の耳覆い型あるいは耳載せ型のフィードフォワード制御型ヘッドホンは、ユーザーの手が触れやすい位置にマイクロホンの集音孔が設けられている。そのため、ユーザーが上記集音孔周辺に手を触れることによって生じる振動雑音をマイクロホンが集音して電気信号に変換し、ハンドノイズといわれる雑音信号を発生する。また、上記集音孔５，６は外気に直接接しているため、これらの集音孔５，６から風が直接マイクロホンに入り、風雑音といわれる雑音信号を発生する。マイクロホンで生成されるこれらの雑音信号に基づいてキャンセル信号が生成され、キャンセル信号に対応した音声がスピーカユニットから発せられる。この音声は環境騒音に基づく音声とは異なってキャンセルされないため、ユーザーにとっては耳障りな騒音となる。

特開２０００−２２８７５９号公報 特開平１１−３８２８１号公報

本発明は、上に述べたような従来のフィードフォワード制御型ヘッドホンの問題点を解消することを目的とする。すなわち、環境騒音を集音するための孔に直接手を触れることができず、かつ、風が直接入ることができない構造になるように工夫して、耳障りな騒音が生じないようにしたノイズキャンセルヘッドホンを提供することを目的とする。

本発明は、フィードフォワード制御型ノイズキャンセルヘッドホンであって、ヘッドホン本体は外周に沿って溝が形成された溝形成部材を有し、上記溝形成部材には集音孔が開口を上記溝に向けて形成され、上記集音孔に向けて環境騒音集音用マイクロホンが配置されていることを最も主要な特徴とする。

環境騒音は、ヘッドホン本体に形成された周方向の溝から進入し、さらに集音孔からマイクロホンに進入するため、マイクロホンで環境騒音を集音し、キャンセル信号を生成し、ヘッドホン本体内に進入してきた環境騒音をキャンセルすることができる。上記集音孔に直接手を触れることはできず、また、風が直接集音孔を通ることもないから、集音孔に直接手を触れることによってマイクロホンが感知する摩擦音や風雑音のレベルが低減され、摩擦音や風雑音を原因とする耳障りな騒音の発生を抑制することができる。

以下、本発明にかかるノイズキャンセルヘッドホンの実施例について図面を参照しながら説明する。
図１乃至図３において、ヘッドホン本体１０は、バッフル板１１を有し、バッフル板１１の中心部には図示されないスピーカユニットが取り付けられている。スピーカユニットは、周知のとおり、ヨーク、磁石などからなる磁気回路構成部材と、磁気回路構成部材で形成される磁気ギャップ内に配置されたボイスコイルと、このボイスコイルが固着されたダイヤフラム状の振動板などを有してなる。バッフル板１１の前面側（図１において右面、図２において左面側）にはイヤパッド１６が装着され、バッフル板１１の背面側には図示されないハウジングが固着されている。イヤパッド１６はリング状に形成され、ユーザーの耳を囲むことができ、ユーザーがヘッドホンを使用するとき、ユーザーの耳をヘッドホン全体で覆うことができるようになっている。上記ハウジングは、スピーカユニットその他の内部構造を覆ってバッフル板１１の背面側に後部空気室を形成している。

バッフル板１１は、その前後方向すなわち厚さ方向の両端部にフランジ１２，１３を有し、これらのフランジ１２，１３間に全周にわたって溝１４が形成されている。したがって、バッフル板１１は周方向の溝形成部材ということもできる。上記溝１４は、バッフル板１１の半径方向、すなわちヘッドホン本体１０の前後方向に対して直交する方向から環境騒音を導き入れるための溝である。バッフル板１１の背面側のフランジ１３には、このフランジ１３を前後方向に貫いて集音孔１５が形成されている。したがって、集音孔１５の一端は上記溝１４に向かって開口しており、集音孔１５の他端の開口に対向させて環境騒音の集音用マイクロホン２２が配置されている。マイクロホン２２はその前後方向をヘッドホンの前後方向に合わせ、また、前面を上記集音孔１５の開口に対向させてバッフル板１１または図示されないハウジングなどに取り付けられている。

バッフル板１１はイヤパッド取り付け部材を兼ねている。図３に示すように、イヤパッド１６は、主としてクッション部材１７と、このクッション部材１７の表面を覆う表面部材１８からなる。表面部材１８は、柔らかくて肌触りの良好な素材からなり、縫い合わせ、接着、溶着などの適宜の手段で固着されることによりクッション部材１７を包み込んでいる。また、イヤパッド１６の背面側には表面部材１８の一部が伸び出てバッフル板１１への装着片１９を形成している。この装着片１９はリング状のイヤパッド１６の外周側において、イヤパッド１６の全周にわたり形成されていて、例えば、端縁部がゴムなどの弾性紐で絞られることにより袋状に形成されている。この袋状の装着片１９がバッフル板１１のフランジ１２、１３のうち集音孔１５形成側とは反対側のフランジ１２にその外周側から被せられている。こうして、上記装着片１９とイヤパッド１６の本体部分とでフランジ１２を挟み込み、イヤパッド１６がバッフル板１１に装着されている。なお、イヤパッド１６はバッフル板１１に接着その他適宜の固着手段によって固着するようにしてもよい。

ヘッドホン本体１０は、周知のように、２個を一組として図示されないヘッドバンドで連結され、ユーザーがヘッドホンを使用するときは、ヘッドバンドの弾性力で左右一対のヘッドホン本体１０のイヤパッド１６がユーザーの側頭部に密着するようになっている。上記ヘッドバンドと各ヘッドホン本体１０との間にはハンガー２４（図２参照）が介在している。ハンガー２４はヘッドホン本体１０の外周とほぼ同心の円弧に沿って半円形に形成されていて、その長さ方向両端部の軸を介してヘッドホン本体１０と連結されている。上記両端部の軸は、同一の仮想線上にあり、この仮想線を中心としてハンガー２４とヘッドホン本体１０が相対回転することができるようになっている。ハンガー２４の長さ方向中央部には図示されないヘッドバンドを連結するための軸２６が形成されている。この軸２６に対してヘッドバンドの端部に形成されている軸受け部が相対回転可能に連結されている。

上記ヘッドホンをユーザーが頭部に装着して使用しているとき、ハンガー２４が集音孔１５形成部の溝１４を覆うように構成されている。したがって、集音孔１５形成部の周辺に手を触れることはできなくなり、集音孔１５形成部の周辺に手を触れることによってマイクロホン２２が検知する振動雑音のレベルを低減することができる。環境騒音は、ハンガー２４とヘッドホン本体１０との間に生じている隙間から溝１４に進入し集音孔１５からマイクロホン２２に至る。

以上の説明から明らかなとおり、ヘッドホン本体１０の外部の環境騒音は、ヘッドホン本体１０に形成された周方向の溝１４にヘッドホン本体１０の半径方向から進入し、さらに集音孔１５からマイクロホン２２に進入するため、マイクロホン２２で環境騒音を集音し、キャンセル信号を生成し、ヘッドホン本体に進入してきた環境騒音をキャンセルすることができる。上記集音孔１５に直接手を触れることはできず、また、風が直接集音孔１５を通ることもないから、集音孔１５に直接手を触れることによってマイクロホン２２が感知する摩擦音や風雑音のレベルが低減され、摩擦音や風雑音を原因とする耳障りな騒音の発生を抑制することができる。

図４は、本発明にかかるノイズキャンセルヘッドホンによる出力電圧周波数特性を、試験音の入射方向を９０度変えて測定した結果を示す。破線は「内側取付鉛直入射」の場合、実線は「内側取付水平入射」の場合を示す。「内側取付」とは、図１乃至図３に示す実施例のように、周方向の溝１４を形成し、その内側に集音孔１５を形成してマイクロホン２２を配置していることを意味している。「鉛直入射」とは、図１に矢印Ａで示すように、試験音をマイクロホンの振動膜面に対し直交方向から入射させた場合である。「水平入射」とは、図１に矢印Ｂで示すように、マイクロホンの振動膜面に対し平行方向から試験音を入射させた場合である。

図７は、本発明にかかるノイズキャンセルヘッドホンによって得られる効果を確認するために、従来のヘッドホンによる出力電圧周波数特性を測定してその結果を示したものである。測定対象のヘッドホンおよびマイクロホンは同一の構成とし、マイクロホンの配置位置のみを従来のようにハウジングに直接外向きにして配置し測定した。図７において「外側取付」とは、マイクロホンがハウジングに直接外向きにして取り付けられていることをいう。破線で示す「鉛直入射」、実線で示す「水平入射」とは、図４の例の場合と同様に、マイクロホンの振動膜面に対し直交する方向Ａから入射した場合と、マイクロホンの振動膜面に対し平行な方向Ｂから入射させた場合をいう。

図４、図７を対比すると、本願発明によれば、１ＫＨｚ以下の周波数帯域では、両者ともマイクロホン出力電圧はほぼ平坦で、出力電圧も接近してほぼ同じレベルである。環境騒音を検出して能動的にノイズキャンセルする本願発明のようなヘッドホンでは、一般的に１ＫＨｚ以下の周波数帯域をノイズキャンセルの対象としているので、１ＫＨｚ以下の周波数帯域で図４に示すような特性が得られる本願発明によれば、能動型ノイズキャンセルヘッドホンにおいてなんら支障なくノイズキャンセル効果を得ることができることがわかる。
また、１ＫＨｚから２ＫＨｚの周波数帯域では、従来のノイズキャンセルヘッドホンよりも本願発明にかかるノイズキャンセルヘッドホンの方が、試験音の入射方向の違いによるマイクロホン出力電圧の差が少なくなっているため、環境騒音の入射方向の違いによる能動的な雑音低減効果の違いも少なくすることができる利点がある。

図示の実施例は耳覆い型ヘッドホンとして構成されているが、本発明は耳載せ型ヘッドホンにも適用可能であり、また、スピーカユニットの背後の空間が密閉されている密閉型であるか、または上記空間が開放されている開放型であるかを問わない。
また、ヘッドホン本体の外周に沿って形成される溝は、必ずしも周方向全周に形成する必要はなく、溝形成部材の周方向の一部に形成され、この溝に向けて集音孔の開口が形成されていればよい。

本発明に係るノイズキャンセルヘッドホンの実施例であってそのヘッドホン本体をハウジングの描写を省略しかつバッフル板とイヤパッドの一部を切断して示す背面側からの斜視図である。 上記ヘッドホン本体にハンガーを付加した状態を正面側から示す斜視図である。 上記ヘッドホン本体の一部を切断して示す縦断面図である。 本発明の実施例に係るノイズキャンセルヘッドホンのマイクロホン出力電圧の周波数特性を試験音の入射方向を変えて測定した結果を示すグラフである。 従来のノイズキャンセルヘッドホンの本体部分を示す斜視図である。 従来のノイズキャンセルヘッドホンの使用例とマイクロホン配置位置の各種例を示す斜視図である。 従来のノイズキャンセルヘッドホンのマイクロホン出力電圧の周波数特性測定結果を図４に示す測定結果に準じて示すグラフである。

符号の説明

１０ ヘッドホン本体
１１ バッフル板
１２ フランジ
１３ フランジ
１４ 溝
１５ 集音孔
１６ イヤパッド
１７ クッション材
１８ 表面部材
１９ 装着片
２０ スピーカユニット
２２ マイクロホン

Claims (7)

1. フィードフォワード制御型ノイズキャンセルヘッドホンであって、
   ヘッドホン本体は外周に沿って溝が形成された溝形成部材を有し、
   上記溝形成部材には集音孔が開口を上記溝に向けて形成され、
   上記集音孔に向けて環境騒音集音用マイクロホンが配置されているノイズキャンセルヘッドホン。
2. 集音孔形成部の溝は、ヘッドホンの使用状態において一対のヘッドホン本体とこれを連結するヘッドバンドとの間に介在するハンガーで覆われる請求項１記載のノイズキャンセルヘッドホン。
3. 溝形成部材に形成されている溝は、溝形成部材の全周にわたって形成されている請求項１記載のノイズキャンセルヘッドホン。
4. 溝形成部材は、イヤパッド取り付け部材を兼ねていて厚さ方向両端にフランジを有することによりこれらのフランジ間に上記溝が形成され、上記フランジのうち集音孔形成側とは反対側のフランジにイヤパッドが取り付けられている請求項３記載のノイズキャンセルヘッドホン。
5. イヤパッドはクッション部材とこのクッション部材の表面を覆う表面部材を有してリング状に形成され、表面部材で形成された装着片が溝形成部材のフランジを覆うことによってイヤパッドが装着されている請求項４記載のノイズキャンセルヘッドホン。
6. 溝形成部材は、スピーカユニットが取り付けられたバッフル板であり、イヤパッド取り付け面の反対側の面にヘッドホンハウジングが取り付けられている請求項４または５記載のノイズキャンセルヘッドホン。
7. 溝形成部材に形成されている溝は、溝形成部材の周方向の一部に形成されている請求項１記載のノイズキャンセルヘッドホン。

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