JP2016100865A

JP2016100865A - ヘッドホン型音声強調装置

Info

Publication number: JP2016100865A
Application number: JP2014238904A
Authority: JP
Inventors: 誠岡田; Makoto Okada
Original assignee: Chugoku Electric Power Co Inc
Current assignee: Chugoku Electric Power Co Inc
Priority date: 2014-11-26
Filing date: 2014-11-26
Publication date: 2016-05-30
Anticipated expiration: 2034-11-26
Also published as: JP6030106B2

Abstract

【課題】騒音の中で聞きたい声や音を強調することができるヘッドホン型音声強調装置を提供すること。【解決手段】ヘッドホン型音声強調装置１は、耳の側方に配置されるヘッドホン筐体１０と、ヘッドホン筐体１０に取り付けられ、ヘッドホン筐体１０の内側において耳に対向する容器２０、容器２０から延びるダクト３０及び容器２０の容積を可変にする容積調整機構を有するヘルムホルツ共鳴器１６と、を備え、ヘルムホルツ共鳴器１６の共鳴周波数を任意に設定可能とすることにより、共鳴周波数付近の周波数の音声を共鳴させる。【選択図】図１

Description

本発明は、騒音環境下において、特定の音声を強調して聞き易くするヘッドホン型音声強調装置に関する。

発電所においては、定期的に各種の機器の点検を行い、点検結果に応じて部品や機器の交換等のメンテナンスを行っている。点検作業は、複数の作業員によって互いに連携しながら行われる。しかし、例えば、ディーゼル発電機の近くなど騒音が多い環境下では、作業員の声が聞こえにくくなり、作業員同士の意思疎通が難しくなるという問題が生じている。

そこで、従来、特許文献１に記載されているように、耳栓内に、音が集中したり拡散したりする空間を形成するためのフィルタを設けることによって、高周波の騒音を減衰させ、音声を聞きやすくするという技術や、特許文献２に記載されているように、耳栓本体内に音の通過空間を設け、そこに特定の伝達関数を有するパシブ音声フィルタを配置することによって、騒音を低減し音声のみを通過させる技術が提案されている。

また、従来、特許文献３に記載されているように、音を電気信号に変換し、フィルタ処理して外部の騒音のみを減衰させる機能を備えた騒音低減ヘッドホンが提案されている（特許文献１参照）。

特開平０６−３４３６５９号公報実開平０６−３３１９８号公報特開平０７−２４０９８９号公報

しかしながら、上述した高周波の騒音を減衰させる耳栓フィルタにおいては、高周波騒音のみを減衰するため、低周波騒音に含まれる音声は聞き取りにくくなる。また、上述したパシブ音声フィルタを配置した耳栓においては、通過させる音声を切り替えるためにフィルタを交換する必要があり、交換過程で手間が生じる。また、通過させる音域を連続して変更できないため、聞きたい音と通過させる音の周波数が一致しない可能性がある。このため、聞きたい音の周波数を事前に把握しておく必要がある。また、上述した騒音低減ヘッドホンにおいては、仕組みが複雑なためメンテナンスが難しく、しかも電源が必要となるため、本体の重量が増加するとともに大型化に繋がる。

本発明は、このような問題点を解決し、軽量でしかも騒音の中で聞きたい声や音を容易に強調することができるヘッドホン型音声強調装置を提供することを目的とする。

前記目的を達成するため、本発明は、次に記載する構成を備えている。

（１）耳の側方に配置されるヘッドホン筐体と、当該ヘッドホン筐体に取り付けられ、前記ヘッドホン筐体の内側に配置される容器、当該容器から延びるダクト及び前記容器の容積を可変にする容積調整機構を有するヘルムホルツ共鳴器と、を備えることを特徴とするヘッドホン型音声強調装置。

（１）によれば、使用者が、音声を聞きながら容積調整機構を操作して容器の容積を調整することによって、騒音の中で聞きたい音声を強調することが可能になる。また、電源等が必要ないため、軽量化を図ることが可能になる。

（２）（１）において、前記容器は、前記ヘッドホン筐体に固定される円筒部と、当該円筒部の内部に配置される円板状の蓋部とを有し、前記ダクトは、前記蓋部から前記ヘッドホン筐体に対して外側に延び、前記容積調整機構は、前記蓋部の外周面に形成されたねじ山と、前記円筒部の内周面に形成され、前記ねじ山に螺合するねじ溝とからなることを特徴とするヘッドホン型音声強調装置。

（２）によれば、使用者が蓋部を１回転させるごとに、蓋部をねじ山１ピッチ分だけ移動させることが可能になり、容器の容積を微小に変化させることができる。これにより、共鳴させる音の周波数を細かくに変化させることが可能になり、騒音の中で聞きたい音声が強調されるように微調整を行うことが可能になる。

（３）（１）、（２）において、前記ヘルムホルツ共鳴器は、前記ダクトの長さを可変にするダクト長調整機構を有することを特徴とするヘッドホン型音声強調装置。

（３）によれば、ダクトの長さを可変にすることにより、共鳴させる音の周波数をダイナミックに変化させることが可能になり、騒音の中で聞きたい音声が強調されるように大まかに調整することが可能になる。

本発明によれば、容積調整機構を操作することによって、騒音の中で聞きたい声や音を強調することが可能になるヘッドホン型音声強調装置を提供することが可能になる。

本発明の一実施形態におけるヘッドホン型音声強調装置１の外観を示す斜視図である。ヘルムホルツ共鳴器１６及びその周辺の構成を示す断面図である。ヘルムホルツ共鳴器１６の容積及びダクト長を調整したときの状態を示す断面図である。本発明の一実施形態におけるヘッドホン型音声強調装置１の変形例を示す斜視図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態におけるヘッドホン型音声強調装置１の外観を示す説明図であり、ヘッドホン型音声強調装置１は、一対のヘッドホン筐体１０と、一対のイヤーパッド１２と、ヘッドバンド１４と、一対のヘルムホルツ共鳴器１６と、を備えている。

ヘッドホン筐体１０は、有底の円筒形の部材からなる。イヤーパッド１２は、リング状のクッション部材からなり、ヘッドホン筐体１０の開口側の端部に装着される。イヤーパッド１２の内径は、使用者の耳がイヤーパッド１２によって覆われる程度に設定されている。

ヘッドバンド１４は、上方に凸になるように湾曲され、使用者の頭部に装着される弾性を有するバンド状の部材である。ヘッドバンド１４の両端部にそれぞれヘッドホン筐体１０が取り付けられており、通常状態において、一対のヘッドホン筐体１０、１０のイヤーパッド１２、１２同士が互いに対向した状態にあり、その際のイヤーパッド１２、１２の間隔が、使用者の両耳の幅より小さくなるように設定されている。

ヘルムホルツ共鳴器１６は、中空の円柱状の容器２０と、容器２０から延びる円筒状のダクト３０とからなり、容器２０がヘッドホン筐体１０の底面部の中央に固定される。

そして、使用者が、両手でヘッドホン筐体１０、１０をそれぞれ支持し、ヘッドホン筐体１０、１０を離間させることによってヘッドバンド１４を広げて弾性変形させ、イヤーパッド１２、１２を使用者の両耳の側方に配置して、両手をヘッドホン筐体１０、１０から離す。この際、ヘッドバンド１４の復元力によってイヤーパッド１２、１２同士が近づこうとするため、イヤーパッド１２、１２が使用者の両耳の周囲を押圧した状態で維持される。これにより、ヘッドホン型音声強調装置１が使用者に装着される。

図２は、ヘルムホルツ共鳴器１６及びその周辺の構成を示す断面図である。
容器２０は、円筒部２２と、円筒部２２内に配置される蓋部２４とからなる。
円筒部２２は、有底の円筒体であり、円筒部２２の内周面全体にねじ溝２６が形成されている。

円筒部２２は、ヘッドホン筐体１０の底面部の中央に形成された孔部１０ａに挿入、固定されている。円筒部２２における底面側の端部が、ヘッドホン筐体１０の内側に突出し、開放された端部が、ヘッドホン筐体１０に対して外側に突出している。このため、ヘッドホン型音声強調装置１が使用者に装着された場合に、円筒部２２の底面が使用者の耳に対向する。

蓋部２４は、円筒部２２の内径と略同一の外径の円板体からなり、蓋部２４の中心部から板面に対して垂直方向にダクト３０が立設されている。また、蓋部２４の外周面にねじ山２８が形成されている。このねじ山２８がねじ溝２６に螺合することにより、蓋部２４が円筒部２２内部の所定位置に配置される。このため、使用者が蓋部２４を１回転させるごとに、蓋部２４はねじ山２８の１ピッチ分だけ円筒部２２の中心軸方向に移動する。

本実施形態においては、円筒部２２の内側の直径が５ｃｍに設定されている。円筒部２２の長さは、蓋部２４を外側に移動させた場合に、円筒部２２の底面から蓋部２４までの幅が最大３ｃｍになるように設定されている。このため、蓋部２４を回転させることにより、図３に示すように、容器２０内における円筒部２２の底面から蓋部２４までの幅を０〜３ｃｍの範囲で変更することが可能にある。

ダクト３０は、蓋部２４から延びる第１円筒部３２と、第１円筒部３２の内側に第１円筒部３２と同軸に設けられる第２円筒部３４とからなる。蓋部２４は、ダクト３０がヘッドホン筐体１０の外側に突出するように、円筒部２２内に配置される。この時、円筒部２２の中心軸とダクト３０の中心軸とは一致している。

第１円筒部３２の内周面全体にねじ溝４０が形成されている。
第２円筒部３４は、第１円筒部３２と同じ長さでかつ第１円筒部３２の内径と同じ外径の挿入部３６と、この挿入部３６の端部に設けられ、第１円筒部３２の外径と同じ外径の太径部３８とからなる。挿入部３６の外周面全体にねじ山４２が形成されている。

第１円筒部３２の先端側の開口から、ねじ山４２とねじ溝４０とを螺合させることにより、第１円筒部３２と第２円筒部３４とが連結される。

ここで、第１円筒部３２の先端面に太径部３８が当接した場合に、挿入部３６の先端面が、蓋部２４における使用者の耳側の平面と面一になる。この状態が、ダクト３０が最も短い状態となる。本実施形態においては、第２円筒部３４の内側の直径が１ｃｍ、長さが２ｃｍに設定されている。このため、本実施形態においては、最も短い状態となるダクト３０の長さは２ｃｍとなる。

このようにヘルムホルツ共鳴器１６を構成したことにより、使用者が第２円筒部３４の太径部３８を回転させることによって、図３に示すように、ダクト３０の長さを可変にすることが可能になる。すなわち、第１円筒部３２のねじ溝４０及び第２円筒部３４のねじ山４２がダクト長調整機構に相当する。

また、使用者が第１円筒部３２を回転させることによって蓋部２４が回転する。これにより、蓋部２４は１回転するごとに軸方向に微小に移動するため、容器２０の容積を微調整することが可能になる。このように、円筒部２２のねじ溝２６及び蓋部２４のねじ山２８が容積調整機構に相当する。

ところで、ヘルムホルツ共鳴器は、次の数１の式で表される共鳴周波数（ｆ_Ｈ）の音が容器内に入り込んだ場合に共鳴する。ここで、Ｖ_０は容器の容積、ｌはダクトの長さ、Ｓはダクトの断面積を示す。ｖはγ空気中の音速であり、約３５０ｍ／ｓである。

本実施形態に係るヘルムホルツ共鳴器１６は、蓋部２４を軸方向に移動させることにより、容積Ｖ_０を、０〜約６０ｃｍ^３の範囲で変更することが可能である。また、ダクト３０の長さｌは２ｃｍ、断面積Ｓは０．７８５ｃｍ^２である。

表１は、容積Ｖ_０を変更させた場合における、数１の式から計算されるヘルムホルツ共鳴器１６において共鳴する共鳴周波数（ｆ_Ｈ）を示す。

この計算結果より、人の話声の周波数が３００〜５５０Ｈｚであることから、容積Ｖ_０が３０〜６０ｃｍ^３の範囲、言い換えれば円筒部２２の底面と蓋部２４との幅が１．５〜３ｃｍの範囲であれば、ヘルムホルツ共鳴器１６において人の話声を共鳴させることが可能である。

しかし、容積Ｖ_０の調整だけでは、ヘルムホルツ共鳴器１６において、３００〜３８０Ｈｚの範囲の周波数の人の話声は共鳴しない。ここで、数１の式より、ダクト３０の長さｌを長くすることにより、共鳴周波数（ｆ_Ｈ）を低くすることができる。本実施形態に係るヘルムホルツ共鳴器１６によれば、使用者が第２円筒部３４の太径部３８を回転させることによって、ダクト３０の長さを可変にすることが可能である。このため、使用者が、容積Ｖ_０を３０ｃｍ^３（円筒部２２の底面と蓋部２４との幅を３ｃｍ）に調整し、更にダクト３０を長くすることにより、ヘルムホルツ共鳴器１６において、３００〜３８０Ｈｚの範囲の周波数の話声を共鳴させることが可能になる。

次に、ヘッドホン型音声強調装置１の使用方法について説明する。
使用者は、ヘッドホン型音声強調装置１を頭部に装着することにより、外部の音声を、ヘルムホルツ共鳴器１６を介して聞くことができる。この際、使用者には、ヘルムホルツ共鳴器１６において共鳴周波数の音声と容器２０とが共振し、容器２０が振動することにより、共鳴周波数付近が強調して聞こえるようになる。

使用者は、第１円筒部３２を回転させることにより、容器２０の容積を微小に変化させることができる。これにより、共鳴させる音の周波数を細かくに変化させることが可能になり、騒音の中で聞きたい音声が強調されるように微調整を行うことが可能になる。

また、使用者が、第２円筒部３４を回転させることにより、ダクト３０の長さを可変にすることができる。これにより、共鳴させる音の周波数をダイナミックに変化させることが可能になり、騒音の中で聞きたい音声が強調されるように大まかに調整することが可能になる。

話し相手の音声が騒音等によって聞きとり難い場合には、第１円筒部３２及び第２円筒部３４を操作して、容器２０の容積及びダクト３０の長さを調整して、話し相手の音声の周波数に、ヘルムホルツ共鳴器１６の共鳴周波数に近づける。これにより、使用者は、話し相手の音声を強調して聞くことが可能になる。

具体的に、ディーゼル機関から発生する騒音の環境下で会話をする場合を例として説明する。ディーゼル機関から騒音の周波数ｆ_Ｄは、次の数２の式で与えられる。Ｒはディーゼル発電機の回転数、ｍはシリンダー数、Ｋはサイクル数である。

５０００ｋｗ級のディーゼル発電機（１４気筒）では、周波数ｆ_Ｄが約３０Ｈｚとなる。この周波数は、人の話声の周波数の約１／１０であるため、ヘッドホン型音声強調装置１を使用することにより、十分に話し相手の音声のみを強調することが可能になる。

以上説明したように構成された本実施形態によれば、ヘルムホルツ共鳴器１６の容器２０の容積を連続的に変更することが可能であるため、ヘルムホルツ共鳴器１６の共鳴周波数を任意に設定可能になる。これにより、様々な周波数の音が混在する中から、所望の音声のみを共鳴させることが可能になる。このように、使用者が、音声を聞きながら第１円筒部３２を操作して容器の容積を調整することによって、騒音の中で聞きたい音声を強調することが可能になる。また、電源等が必要ないため、軽量化を図ることが可能になる。

また本実施形態によれば、ヘルムホルツ共鳴器１６をヘッドホン筐体１０内に組み込むことにより、ヘルムホルツ共鳴器１６が耳の側方に位置付けられた状態で維持される。このため、騒音環境下での音声伝達がし易くなる。

また本実施形態によれば、使用者が蓋部２４を１回転させるごとに、蓋部２４をねじ山１ピッチ分だけ移動させることが可能になり、容器２０の容積を微小に変化させることができる。これにより、共鳴させる音の周波数を細かくに変化させることが可能になり、騒音の中で聞きたい音声が強調されるように微調整を行うことが可能になる。

また本実施形態によれば、ダクト３０の長さを可変にすることにより、共鳴させる音の周波数をダイナミックに変化させることが可能になり、騒音の中で聞きたい音声が強調されるように大まかに調整することが可能になる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の実施形態は、上述した実施形態に限るものではない。例えば、上述した実施形態によれば、会話の音声を強調できるようにヘルムホルツ共鳴器１６の共鳴周波数を任意に設定可能にしているが、それに限らず、回転機器のノイズといった高周波の音に共鳴できるようにヘルムホルツ共鳴器１６の共鳴周波数を任意に設定可能にしてもよい。これにより、異音を検出することによる機器の異常の早期発見につなげることが可能になる。

また、第１円筒部３２にリング状のハンドル部材を設けることも可能である。これにより、蓋部２４を回転し易くするとともに、容積の微調整が容易になる。

また、図４に示すように、容器２０全体がヘッドホン筐体１０の内部に収納されてもよい。

１ヘッドホン型音声強調装置
１０ヘッドホン筐体
１２イヤーパッド
１４ヘッドバンド
１６ヘルムホルツ共鳴器
２０容器
２２円筒部
２４蓋部
２６ねじ溝
２８ねじ山
３０ダクト
３２第１円筒部
３４第２円筒部
３６挿入部
３８太径部
４０ねじ溝
４２ねじ山

Claims

耳の側方に配置されるヘッドホン筐体と、
当該ヘッドホン筐体に取り付けられ、前記ヘッドホン筐体の内側に配置される容器、当該容器から延びるダクト及び前記容器の容積を可変にする容積調整機構を有するヘルムホルツ共鳴器と、を備えることを特徴とするヘッドホン型音声強調装置。
前記容器は、前記ヘッドホン筐体に固定される円筒部と、当該円筒部の内部に配置される円板状の蓋部とを有し、
前記ダクトは、前記蓋部から前記ヘッドホン筐体に対して外側に延び、
前記容積調整機構は、前記蓋部の外周面に形成されたねじ山と、前記円筒部の内周面に形成され、前記ねじ山に螺合するねじ溝とからなることを特徴とする請求項１記載のヘッドホン型音声強調装置。
前記ヘルムホルツ共鳴器は、前記ダクトの長さを可変にするダクト長調整機構を有することを特徴とする請求項１又は２記載のヘッドホン型音声強調装置。