JP2018011338A - ヘッドホン - Google Patents

Abstract

【課題】複数のユーザで同時に同じ音楽を聴くことができ、かつ、音源の接続が容易なヘッドホンを提供する。
【解決手段】ヘッドフォンは、オーディオ信号処理回路１１０において、オーディオ信号が入力される第１入力端子１１および第２入力端子１２と、第１入力端子１１から入力された第１オーディオ信号および第２入力端子１２から入力された第２オーディオ信号を合成するとともに、第２オーディオ信号に含まれる第１オーディオ信号のループ成分を除去するループ信号除去部１１５と、を備える。さらに、ループ信号除去部１１５から出力されたオーディオ信号を放音するスピーカと、ループ信号除去部１１５から出力されたオーディオ信号を出力する出力端子とを備える。
【選択図】図９

Description

本発明は、複数を直列または環状に接続できるヘッドホンに関する。

近時、オーディオデータを再生するポータブルオーディオプレーヤ（以下、単にオーディオプレーヤと称する。）が普及している。オーディオプレーヤは、ステレオミニジャックなどの音声出力端子を備えており、ユーザは、この音声出力端子にヘッドホンを接続して、音楽などを聴く。

ところで、ユーザは、友人と一緒にオーディオプレーヤの音楽を楽しみたい場合がある。これを実現するために、従来より、以下のようなヘッドホンが提案されてきた。

特許文献１には、オーディオプラグに接続されたケーブルを途中で分岐させ、各ケーブルにそれぞれヘッドセットを接続したヘッドホンが記載されている。オーディオプラグをオーディオプレーヤに接続し、２つのヘッドセットをそれぞれ別の人が装着することにより、２人でオーディオプレーヤの音楽を聴くことできる。

特許文献２には、左右のハウジングにそれぞれオーディオジャックを有するヘッドホンが記載されている。オーディオプレーヤが接続されたヘッドホンを一端として複数のヘッドホンを直列に接続することにより、各ヘッドホンからオーディオプレーヤの音楽が出力され、複数のユーザが同時にその音楽を聴くことができる。

登録実用新案第３１０６６２７号公報

実開昭５９−１０４６８７号公報

しかしながら、特許文献１に記載のヘッドホンでは、同時に接続可能なオーディオプレーヤが１台に限定される。すなわち、２人のユーザのうち一方が所持するオーディオプレーヤしか接続することができない。他のユーザのオーディオプレーヤの音楽を聴く場合には、ヘッドホンを他のオーディオプレーヤに接続し直す必要があり手間がかかる。また、同時に音楽を聴くことができる人数は２人に限定される。

また、特許文献２に記載のヘッドホンを複数直列に接続した場合、オーディオプレーヤは両端のヘッドホンのいずれかに接続する必要がある。このため、複数のユーザが所有するオーディオプレーヤを順番に再生する場合には、端部のヘッドホンに複数のオーディオプレーヤを順次接続し直す必要があり手間がかかる。

そこで、本発明は、複数のユーザで同時に同じ音楽を聴くことができ、かつ、音源の接続が容易なヘッドホンを提供することを目的とする。

この発明のヘッドホンは、オーディオ信号が入力される第１入力端子および第２入力端子と、ループ信号除去部と、ループ信号除去部から出力されたオーディオ信号を放音するスピーカと、ループ信号除去部から出力されたオーディオ信号を出力する出力端子と、を備える。ループ信号除去部は、第１入力端子から入力された第１オーディオ信号および第２入力端子から入力された第２オーディオ信号を合成するとともに、第２オーディオ信号に含まれる第１オーディオ信号のループ成分を除去する。

この構成では、ループ信号除去部によってオーディオ信号に含まれるループ成分が除去される。これにより、スイッチなどを操作して入力端子を切り替えることなく、オーディオ信号がループするのを防止できる。また、この構成では、複数のヘッドホンをループ状に接続して、ヘッドホンに接続された音源にオーディオ信号を再生させたときに、そのヘッドホンから出力されたオーディオ信号のループ成分をそのヘッドホンにより除去できる。これにより、複数のヘッドホンをループ状に接続した場合に、複数のヘッドホンのそれぞれに音源のオーディオ信号が入力された場合でも、これらを加算合成しつつエコーが発生しないため、セッションを行うことが可能になる。

上記ループ信号除去部は、第１オーディオ信号から疑似ループ信号を生成するフィルタと、第２オーディオ信号から疑似ループ信号を減算する加算器と、を備えたものであってもよい。

上記ヘッドホンは、マイクと、マイクが収音したオーディオ信号を第１オーディオ信号に合成してループ信号除去部に供給するミキサとをさらに備えてもよい。

この発明によれば、複数の人が同時に同じ音声を聞くことができ、かつ、オーディオ信号の入力プラグを別の音源に付け替えることなく、複数の音源を順番に切り替えて再生することもできるようになる。

本発明の実施形態に係るヘッドホンの外観斜視図 図１の矢印Ａ方向から見たヘッドホンの外観図（下面図） 図１の矢印Ｂ方向から見たヘッドホンの外観図（上面図） ヘッドホンの回路構成を示す図 複数のヘッドホンをループ状に接続した使用形態を示す図 ヘッドホンの他の回路構成を示す図 図６のヘッドホンの下面図 本発明の他の実施形態に係るヘッドホンをループ状に接続した使用形態を示す図 上記ヘッドホンの回路構成を示す図

以下、図面を参照して本発明の実施形態に係るヘッドホンについて説明する。このヘッドホンは、複数の入力端子と、１つの出力端子を備えている。複数（この実施形態では２つ）の入力端子には、それぞれ、オーディオプレーヤなどのソース機器や、他のヘッドホンが接続される。ヘッドホン（内蔵スピーカ）は、複数の入力端子から入力されるオーディオ信号のうちいずれか一方を放音する。１つの出力端子からは、内蔵スピーカから放音されたオーディオ信号と同じオーディオ信号が出力される。

この構成のヘッドホンを複数用い、オーディオケーブルを用いて１つの入力端子（第２入力端子）を他のヘッドホンの出力端子に接続することでループ状に接続することができる。この場合、各ヘッドホンが複数の入力端子を有するため、各ユーザが自己が所持するソース機器を自己が装着しているヘッドホンの空いている入力端子（第１入力端子）に接続することができる。いずれかのヘッドホンに接続されたソース機器でオーディオ信号を再生することで、同時に複数のユーザがこのオーディオ信号を共有することができる。

各ユーザが、自己のソース機器を自己のヘッドホンの第１入力端子に接続しておくことができるため、各ユーザが順番に自己のソース機器を動作（プレイ）させる場合でも、ジャックを抜き差しして機器の接続を切り換えるなどの面倒な作業をする必要がない。

図１は、本発明の第１実施形態に係るヘッドホンの外観斜視図である。図２は、図１に示す矢印Ａ方向から見たヘッドホンの外観図（下面図）である。図３は、図１に示す矢印Ｂ方向から見たヘッドホンの外観図（上面図）である。また、図４は、ヘッドホンの内部の回路図である。

ヘッドホン１は、左右のハウジング１０，２０がバンド３０の両端にそれぞれアーム１５，２５を介して接続された構造をしている。バンド３０は、半円周状に湾曲された弾性を有する帯状の樹脂または金属からなり、左右ハウジング１０，２０を接続し、ユーザがヘッドホン１を装着したとき頭部に係止されるものである。また、バンド３０の内部には、ケーブル４０が配線されている。

左右ハウジング１０，２０は、バンド３０の（半円周の）内側および（半円周の）外側に底面を持つ円筒形であり、外側の底面が封止され、内側の底面が開口している形状である。左右のハウジング１０，２０の内部には、開口面（内側の底面）に向けて、それぞれスピーカ１３，２３が設けられている。左右ハウジング１０，２０は、開口面が対向するように配置されている。スピーカ１３はＬチャンネルの音声を放音し、スピーカ２３はＲチャンネルの音声を放音する。

左ハウジング１０の外周の下部には、それぞれオーディオ信号が入力される入力端子１１、１２、および、スイッチ１７が設けられている。また、右ハウジング２０の外周の下部には、オーディオ信号の出力端子２１が設けられている。入力端子１１，１２は、たとえば、ステレオミニジャックである。入力端子１１、１２には、オーディオケーブルを介してオーディオプレーヤなどのソース機器や他のヘッドホン（の出力端子２１）が接続される。以下の説明では、入力端子１１をオーディオプレーヤなどのソース機器が接続される第１入力端子とし、入力端子１２を他のヘッドホンの出力端子２１と接続される第２入力端子とする。

出力端子２１は、たとえば、ステレオミニジャックである。出力端子２１は、オーディオケーブルを介して他のヘッドホン（の入力端子１２）に接続される。スイッチ１７は、スピーカ１３，２３に接続される入力端子として、入力端子１１、１２のいずれか一方を選択する。スイッチ１７によって選択された入力端子１１／１２から入力されたオーディオ信号がスピーカ１３、２３に供給され、且つ、出力端子２１から出力される。このヘッドホン１を複数台ループ状に接続することで、複数のユーザで音楽などのオーディオ信号を共有することができる。

図４において、スイッチ１７は、３回路の切換スイッチである。入力端子１１の左チャンネル線（Ｌ）、右チャンネル線（Ｒ）および接地線（Ｇ）は、それぞれ、スイッチ１７の３つの回路１７Ｌ，１７Ｒ，１７Ｇの一方の選択接点（Ａ接点）に接続されている。また、入力端子１２の左チャンネル線（Ｌ）、右チャンネル線（Ｒ）および接地線（Ｇ）は、それぞれ、スイッチ１７の３つの回路１７Ｌ，１７Ｒ，１７Ｇの他方の選択接点（Ｂ接点）に接続されている。スイッチ１７の３つの回路１７Ｌ，１７Ｒ，１７Ｇのコモン接点は、それぞれ、スピーカ１３のホット側端子、スピーカ２３のホット側端子、および、スピーカ１３，２３のコールド側端子に接続されている。右チャンネル用のスピーカ２３および出力端子２１は、バンド３０に埋め込まれているケーブル４０を介してスイッチ１７に接続されている。以上の構成により、スイッチ１７の切り換えにより、入力端子１１または入力端子１２のいずれか一方が、スピーカ１３，２３に接続される。なお、図４では、入力端子１２にオーディオプレーヤ１０１が接続されている。

図４の接続形態でユーザが一人でオーディオプレーヤ１０１の音楽を聴く場合には、スイッチ１７をＢ接点側（第２入力端子１２側）に切り換え、オーディオプレーヤ１０１を動作（プレイ）させる。これにより、オーディオプレーヤ１０１によって再生されたオーディオ信号がスピーカ１３，２３から放音される。

図５は、３つヘッドホン１をループ状に接続した状態を示す図である。３つのヘッドホン１をそれぞれ、ヘッドホン１Ａ、ヘッドホン１Ｂ、ヘッドホン１Ｃと呼ぶ。これらヘッドホン１Ａ，１Ｂ，１Ｃは、ユーザＡ，Ｂ，Ｃが装着し、ユーザＡ，Ｂ，Ｃは、それぞれオーディオプレーヤ１０１，１０２，１０３を所持している。なお、以下の説明では、ヘッドホン１Ａ，１Ｂ，１Ｃの各部品を区別する場合には、それぞれ部品番号の末尾に「Ａ」「Ｂ」「Ｃ」の符号を付す。

ヘッドホン１Ａの入力端子１２Ａ（第２入力端子）が、ケーブル５１を介してヘッドホン１Ｃの出力端子２１Ｃに接続される。ヘッドホン１Ａの入力端子１１Ａ（第１入力端子）が、ケーブル６１を介してユーザＡが所持するオーディオプレーヤ１０１に接続される。ヘッドホン１Ｂの入力端子１２Ｂが、ケーブル５２を介してヘッドホン１Ａの出力端子２１Ａに接続される。ヘッドホン１Ｂの入力端子１１Ｂが、ケーブル６２を介してユーザＢが所持するオーディオプレーヤ１０２に接続される。さらに、ヘッドホン１Ｃの入力端子１２Ｃが、ケーブル５３を介してヘッドホン１Ｂの出力端子２１Ｂに接続される。ヘッドホン１Ｃの入力端子１１Ｃが、ケーブル６３を介してユーザＣが所持するオーディオプレーヤ１０３に接続される。各ヘッドホン１Ａ，１Ｂ，１Ｃのスイッチ１７Ａ，Ｂ，Ｃは、Ｂ接点すなわち第２入力端子１２側に切り換えられている。

ユーザＡが所持するオーディオプレーヤ１０１で再生されるオーディオ信号をユーザＡ，Ｂ，Ｃで一緒に聴く場合、ヘッドホン１Ａのスイッチ１７を、Ａ接点すなわち第１入力端子１１側に切り換える。なお、他のヘッドホン１Ｂ，１Ｃのスイッチ１７はＢ接点側に切り換えられたままである。この設定で、オーディオプレーヤ１０１を動作させることにより、オーディオプレーヤ１０１によって再生されたオーディオ信号は、入力端子１１Ａからヘッドホン１Ａに入力され、スピーカ１３Ａ，２３Ａを駆動するとともに、出力端子２１Ａから出力される。出力端子２１Ａから出力されたオーディオ信号は、入力端子１２Ｂからヘッドホン１Ｂに入力され、スピーカ１３Ｂ，２３Ｂを駆動するとともに、出力端子２１Ｂから出力される。さらに、出力端子２１Ｃから出力された音楽は、入力端子１２Ｃからヘッドホン１Ｃに入力され、スピーカ１３Ｃ，２３Ｃを駆動する。このオーディオ信号は、出力端子２１Ｃから出力され、入力端子１２Ａからヘッドホン１Ａに入力される。しかし、ヘッドホン１Ａでは、スイッチ１７Ａが入力端子１１Ａ側に切り換えられているため、一周して入力されたオーディオ信号は、スピーカ１３Ａ，２３Ａおよび出力端子２１Ａに供給されない。これにより、オーディオ信号がループせず、エコーを防止することができる。

以上は、ユーザＡのオーディオプレーヤ１０１でオーディオ信号を再生する場合について説明したが、ユーザＢのオーディオプレーヤ１０２、または、ユーザＣのオーディオプレーヤ１０３でオーディオ信号を再生する場合も同様である。すなわち、オーディオ信号を再生するオーディオプレーヤが接続されているヘッドホンのスイッチ１７のみをＡ接点（第１入力端子１１）側に切り換えればよい。

図１〜図５で説明したヘッドホンは、２つの入力端子１１，１２、および、出力端子２１を備え、第１、第２入力端子１１／１２を選択する素子として３回路のスイッチ１７を設けた構成であった。３回路のスイッチ１７に代えて入力信号の選択回路を含む電子回路をヘッドホン１に内蔵してもよい。

図６（Ａ），（Ｂ）は、オーディオ信号処理回路１１０を有するヘッドホン１の回路図である。図７は同ヘッドホン１の下面図である。図６、図７に示すように、この実施形態では、左ハウジング１０に３回路のスイッチ１７に代えてプッシュスイッチ１７０を設け、さらに、マイク１８を設けた。

図６（Ａ）に示すように、入力端子１１，１２、スイッチ１７０およびマイク１８は、電子回路であるオーディオ信号処理回路１１０に接続されている。また、スピーカ１３，２３および出力端子２１もオーディオ信号処理回路１１０に接続されている。図６（Ｂ）に示すように、オーディオ信号処理回路１１０は、入力信号を選択する回路であるセレクタ１１１、コンパレータ１１２およびアンプ１１３を含んでいる。

図６（Ｂ）において、セレクタ１１１には、入力端子１１、入力端子１２から入力されたオーディオ信号およびマイク１８によって収音されたオーディオ信号が被選択信号として入力される。また、セレクタ１１１には、制御信号として、プッシュスイッチ１７０のオン／オフ信号およびコンパレータ１１２の判定信号が入力される。コンパレータ１１２は、マイク１８によって収音されたオーディオ信号のレベルが所定のしきい値以上（発話有）であるか否かを判定する回路である。

セレクタ１１１は、プッシュスイッチ１７０のオン信号に応じて、入力端子１１のオーディオ信号または入力端子１２のオーディオ信号のいずれかを選択する。さらに、コンパレータ１１２から発話有の信号が入力されると、入力端子１１／１２に代えてマイク１８によって収音されたオーディオ信号を選択して出力する。このように、ユーザによるスイッチ１７０の操作によって入力端子１１／１２が切り換えられ、マイク１８の収音レベルに応じてマイク１８が選択される。

アンプ１１３は、セレクタ１１１によって選択されたオーディオ信号を増幅して出力する。出力されたオーディオ信号は、スピーカ１３，２３に供給されるとともに、出力端子２１から出力される。アンプ１１３は、一般的なヘッドホンとほぼ同等の入力インピーダンス（たとえば３２Ω）を有し、出力インピーダンスはこれよりも低い。

この実施形態では、スイッチが電子化されたことにより、切換操作をプッシュスイッチ１７０をプッシュするのみの簡略な操作で行うことができるようになった。また、アンプ１１３が内蔵されたことにより、入力されたオーディオ信号が小レベルであっても、スピーカ１３、２３をドライブするとともに、他のヘッドホン１に出力のてるだけのレベルの信号にすることができるようになった。

またさらに、マイク１８を設けたことにより、一人のユーザの発話を他のユーザに伝達することができる。たとえば、図５の接続形態で、ユーザＡ、Ｂ、Ｃのいずれかが、他のユーザに伝えたいことがある場合には、マイク１８に向かってしきい値以上の音量で発話すればよい。これにより、他のユーザにその発話を伝えることができる。なお、他のいずれかのユーザのヘッドホン１のセレクタ１１１が、第２入力端子１１側に切り換えられていた場合には、発話はその手前のユーザまで伝えられる。なお、マイク１８およびコンパレータ１１２の構成は必須ではない。

なお、オーディオ信号処理回路１１０は、ヘッドホン１に内蔵された不図示のバッテリの電力で動作するが、オーディオケーブル６１などによって給電を受けるようにしてもよい。

上に述べたヘッドホンは、複数をループ状に接続したとき、いずれか１つのヘッドホンに入力されるオーディオ信号をユーザ全員で共有できるものであった。しかし、複数のヘッドホンに並行してオーディオ信号が入力される場合、これらを全てのユーザで共有することができない。これは、接続形態はループ状であっても、オーディオ信号のループを防止するために、信号線のループをどこかで断つ必要があったからである。

図８、図９に示す本発明の第３実施形態に係るヘッドホンでは、ループ信号除去部１１５を内蔵することにより、信号線のループを切断しなくてもオーディオ信号のループ（エコー）が生じないようにしている。すなわち、自装置の第１入力端子１１から入力されたオーディオ信号が出力端子２１から出力され、複数のヘッドホン１をループして第２入力端子１２から入力されたとき、その信号成分が再度出力端子２１から出力されないようにループ信号除去部１１５で除去する。これにより、スイッチによる切り換えで信号線のループを切断する必要がなくなる。

さらに、図８に示したように、ループ状に接続された複数のヘッドホン１にそれぞれソース機器を接続して、同時にオーディオ信号を再生（発生）した場合でも、これらがミキシングされたオーディオ信号を全員で共有できるようになる。図８では、ヘッドホン１Ａの入力端子１１Ａにオーディオプレーヤ１０１が接続され、ヘッドホン１Ｂの入力端子１１Ｂに電子楽器１０４が接続され、ヘッドホン１Ｃの入力端子１１Ｃにギター１０５が接続されている。

このように接続しても、それぞれのヘッドホンが、自装置の第１入力端子１１に入力されたオーディオ信号の成分を、第２入力端子１２から入力されたオーディオ信号から除去し、この除去済みの信号に対して新たに第１入力端子１１から入力されたオーディオ信号を加算するようにしているため、オーディオプレーヤ１０１が再生したオーディオ信号は、ヘッドホン１Ａを起点としてループを一周し、電子楽器１０４が発生したオーディオ信号はヘッドホン１Ｂを起点としてループを一周し、ギター１０５が発生したオーディオ信号は、ヘッドホン１Ｃを起点としてループを一周し、各ヘッドホン１では、オーディオプレーヤ１０１、電子楽器１０４およびギター１０５のそれぞれのオーディオ信号が合成されたものを聴くことができる。

図９（Ａ）は、この第３の実施形態のヘッドホン１のオーディオ信号処理回路１１０の構成図である。このオーディオ信号処理回路１１は、アンプ１１３、ミキサ１１４およびループ信号除去部１１５を備えている。ミキサ１１４は、第１入力端子１１から入力されたオーディオ信号とマイク１８で収音した音声とをミキシングする。ミキシングされたオーディオ信号はループ信号除去部１１５に入力される。ループ信号除去部１１５は、適応型フィルタを用いてミキサ１１４から入力されたオーディオ信号（第１オーディオ信号）の擬似ループ信号を生成し、この擬似ループ信号を第２入力端子１２から入力されたオーディオ信号（第２オーディオ信号）から減算することで、第２オーディオ信号中に含まれる第１オーディオ信号のループ成分を除去する。こののち、このループ成分が除去された信号にミキサ１１４から入力された第１オーディオ信号を加算合成して出力する。

図９（Ｂ）は、ループ信号除去部の構成図である。ループ信号除去部１１５は、左チャンネルＬ用の適応型フィルタ１９１、加算器１９２、１９５、および、右チャンネルＲ用の適応型フィルタ１９３、加算器１９４、１９６を備えている。ミキサ１１４から入力された左チャンネルのオーディオ信号は、適応型フィルタ１９１および加算器１９５に入力される。ミキサ１１４から入力された右チャンネルのオーディオ信号は、適応型フィルタ１９３および加算器１９６に入力される。適応型フィルタ１９１は、入力された左チャンネルのオーディオ信号をフィルタ処理し、複数のヘッドホン２と複数のケーブルを介して回り込む回帰オーディオ信号を模した擬似ループ信号を生成する。加算器１９２は、この擬似ループ信号を、入力端子１１から入力された左チャンネルのオーディオ信号から減算することでループ成分を除去する。ループ成分が除去されたオーディオ信号は加算器１９５に入力される。加算器１９５は、ループ成分が除去されたオーディオ信号およびミキサ１１４から入力されたオーディオ信号を加算合成して後段のアンプ１１３に出力する。適応型フィルタ１９１は、ループ成分が除去されたオーディオ信号を入力してフィルタ係数を更新する。以上は、左チャンネルのオーディオ信号について説明したが、右チャンネルのオーディオ信号についても同様に処理が行われる。このループ信号除去（エコーキャンセル）の技術は、本出願人の特許４７０１９６２号等に詳細に記載されている。

以上の構成により、ヘッドホン２Ａ〜２Ｃをケーブルを介してループ状に接続してもオーディオ信号がループするのを防止でき、１つの音源によって再生されたオーディオ信号を複数の人で聞くことができるだけでなく、各ヘッドホン１の入力端子１２に接続された音源が発生するオーディオ信号によりセッションを行うことが可能になる。

以上の説明では、ヘッドバンドを有するオーバーヘッド型のステレオヘッドホンについて説明したが、ヘッドホンの形状は任意である。

また、上記実施形態では３つのヘッドホンをループ状に接続した構成について説明したが、ヘッドホンの接続数に制限はない。また、各ヘッドホンは入力端子を２つ備える構成としたが、複数であればよく、入力端子数は限定されない。

１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、…ヘッドホン
１０，２０…ハウジング
１１、１２…入力端子
１７、１７０…スイッチ
２１…出力端子
１３，２３…スピーカ
５１〜５３，６１〜６３…オーディオケーブル
１０１〜１０３…オーディオプレーヤ
１０４…電子楽器
１０５…ギター
１１０…オーディオ信号処理回路
１１５…ループ信号除去部

Claims (3)

1. オーディオ信号が入力される第１入力端子および第２入力端子と、
   前記第１入力端子から入力された第１オーディオ信号および前記第２入力端子から入力された第２オーディオ信号を合成するとともに、前記第２オーディオ信号に含まれる前記第１オーディオ信号のループ成分を除去するループ信号除去部と、
   前記ループ信号除去部から出力されたオーディオ信号を放音するスピーカと、
   前記ループ信号除去部から出力されたオーディオ信号を出力する出力端子と、
   を備えたヘッドホン。
2. 前記ループ信号除去部は、前記第１オーディオ信号から疑似ループ信号を生成するフィルタと、前記第２オーディオ信号から前記疑似ループ信号を減算する加算器と、を備えた請求項１に記載のヘッドホン。
3. マイクと、
   該マイクが収音したオーディオ信号を前記第１オーディオ信号に合成して前記ループ信号除去部に供給するミキサと、
   をさらに備えた請求項１または請求項２に記載のヘッドホン。
   
   

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