JP2018157484A

JP2018157484A - ヘッドフォン

Info

Publication number: JP2018157484A
Application number: JP2017054342A
Authority: JP
Inventors: 力小林; Tsutomu Kobayashi
Original assignee: Yamaha Corp
Current assignee: Yamaha Corp
Priority date: 2017-03-21
Filing date: 2017-03-21
Publication date: 2018-10-04
Anticipated expiration: 2037-03-21
Also published as: JP6880880B2

Abstract

【課題】周辺音を音楽等とともに聴かせる場合に、音楽等が聴き取りにくくなるのを防止する。
【解決手段】ヘッドフォン１は、周辺音を収音して収音信号を出力するマイク１４Ｌ、１４Ｒと、収音信号と外部機器からの入力信号とに基づいて放音する発音体１２Ｌ、１２Ｒと、マイク１４Ｌ、１４Ｒで収音された周辺音の音量に応じて収音信号の音量を変更する音量変更部２０と、を具備する。
【選択図】図２

Description

本発明は、ヘッドフォンに関する。

近年、スマートフォンのような携帯型の外部機器が普及している。ユーザーは、ヘッドフォンを装着して、当該外部機器から出力される音楽等をユーザー自身が設定した音量で聴く場合が多い。また、周辺音を低減してユーザーに音楽等を聴かせる、いわゆるノイズキャンセル式のヘッドフォンも普及しつつある（特許文献１参照）。

特開２０１７−００５４１３号公報

ノイズキャンセル式のヘッドフォンに限られず、一般的なヘッドフォンを装着したユーザーは、外部機器から出力される音楽等を聴きながら周辺音を聴く必要性に迫られる場合がある。このため、周辺音をマイクで収音して音楽等とともに聴かせる構成も考えられるが、条件次第で音楽等が聴き取りにくくなる、という状態が発生した。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的の一つは、周辺音を外部機器から出力される音楽等とともに聴かせる場合に、音楽等が聴き取りにくくなるのを防止する技術を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の一態様に係るヘッドフォンは、周辺音を収音して収音信号を出力するマイクと、前記収音信号と外部機器からの入力信号とに基づいて放音する発音体と、前記マイクで収音された周辺音の音量に応じて前記収音信号の音量を変更する音量変更部と、を具備することを特徴とする。

実施形態に係るヘッドフォンを示す図である。ヘッドフォンの構成を示すブロック図である。応用・変形例に係るヘッドフォンの構成を示すブロック図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、実施形態に係るヘッドフォン１を示す図である。この図に示されるように、ヘッドフォン１は、略円筒形状で左耳用のヘッドフォンユニット５Ｌと、同じく右耳用のヘッドフォンユニット５Ｒと、当該ヘッドフォンユニット５Ｌおよび５Ｒ同士を連結するヘッドバンド３と、を有する。

ヘッドバンド３は、弾力性を備える金属や樹脂などにより、長手方向に円弧を描く外形に形成されたものである。ヘッドフォンユニット５Ｌおよび５Ｒの各々において、ヘッドバンド３における円弧の内側に、円環状で弾力性を有するイヤーパッド１０がそれぞれ設けられている。

ヘッドフォンユニット５Ｌにおいて、発音体１２Ｌがイヤーパッド１０における円環のほぼ中心に設けられる。ヘッドフォンユニット５Ｌにおける円筒の側面では、マイク１４Ｌおよびダイヤル１６ａが設けられ、当該側面からはコード１８が引き出されている。
なお、コード１８は、外部機器から供給されるステレオ信号を入力する。本実施形態では、ステレオ信号を、コード１８を介して有線で入力する構成としているが、赤外線や無線などによりワイヤレスで受信する構成としても良い。
また、ヘッドフォンユニット５Ｒにおいて、発音体１２Ｒがイヤーパッド１０における円環のほぼ中心に設けられ、マイク１４Ｒが円筒の側面に設けられている。

発音体１２Ｌおよび１２Ｒは、それぞれ電気的な信号を空気の振動である音に変換して出力するものであり、典型的にはスピーカーが用いられる。
マイク１４Ｌは、ヘッドフォンユニット５Ｌの周辺音を収音する。マイク１４Ｒも同様であり、ヘッドフォンユニット５Ｒの周辺音を収音する。

ダイヤル１６ａは、ユーザーによって設定される音量調整用のつまみである。なお、図の例では、ダイヤル１６ａをユーザーが回転させることで音量が設定されるが、例えば音量上昇用のプッシュボタンと下降用のプッシュボタンとを設けて、当該プッシュボタンの押下回数または押下時間により音量を設定する構成としても良い。

ヘッドフォン１を装着する際に、ユーザーは、ヘッドフォンユニット５Ｌおよび５Ｒを持ってヘッドバンド３の円弧を広げつつ、イヤーパッド１０の各々をそれぞれ自身の耳介に被せる。ヘッドフォンユニット５Ｌおよび５Ｒの各々に取り付けられたイヤーパッド１０には、ヘッドバンド３の弾力性によって端部同士を近づけようとする復元力が発生するので、ユーザーの頭部に側圧を与える。この側圧によって、ヘッドフォン１は装着時において所定の位置で保持される。

図２は、ヘッドフォン１の電気的な構成を示すブロック図である。この図に示されるように、ヘッドフォン１は、発音体１２Ｌ、１２Ｒ、マイク１４Ｌ、１４Ｒ、コード１８、音量変更部２０、調整部３０、乗算器５２Ｌ、５２Ｒ、加算器５３Ｌ、５３Ｒ、増幅器５４Ｌ、５４Ｒ、５５Ｌおよび５５Ｒを含む。

ヘッドフォン１においては、ステレオ信号における左チャネルの信号処理と右チャネルの信号処理とは、ほぼ同じである。そこでまず、左チャネルを処理するための系について先に説明する。
コード１８を介して入力されたステレオ信号のうち、左チャネル用の信号Ｌinは、調整部３０に供給される。調整部３０は、乗算器３２Ｌ、３２Ｒおよび係数出力部３４を含み、このうちの乗算器３２Ｌは、信号Ｌinに、係数出力部３４から供給される係数αを乗じて加算器５３Ｌにおける入力端の一方に供給する。係数出力部３４は、ダイヤル１６ａの設定に応じた係数αを出力する。
加算器５３Ｌは、乗算器３２Ｌによる乗算信号に乗算器５２Ｌによる乗算信号を加算して、増幅器５４Ｌに供給する。増幅器５４Ｌは、加算器５３Ｌによる乗算信号を、所定の増幅率で増幅して発音体１２Ｌに供給する。

一方、マイク１４Ｌは、ヘッドフォンユニット５Ｌの周辺音を収音して、収音信号を増幅器５５Ｌに供給する。増幅器５５Ｌは、マイク１４Ｌによる収音信号を増幅し、信号Ｌamとして音量変更部２０および乗算器５２Ｌにそれぞれ供給する。乗算器５２Ｌは、信号Ｌamに、音量変更部２０から供給される係数βを乗じて加算器５３Ｌにおける入力端の他方に供給する。

ステレオ信号における右チャネルを処理するための系についても、左チャネルと同様である。すなわち、調整部３０における乗算器３２Ｒは、コード１８を介して入力されたステレオ信号のうち、右チャネル用の信号Ｒinに係数αを乗じ、加算器５３Ｒは、乗算器３２Ｒによる乗算信号に乗算器５２Ｒによる乗算信号を加算し、増幅器５４Ｒは、加算器５３Ｒによる加算信号を所定の増幅率で増幅して発音体１２Ｒに供給する。
一方、マイク１４Ｒは、ヘッドフォンユニット５Ｒの周辺音を収音し、増幅器５５Ｒは、マイク１４Ｒによる収音信号を増幅し、信号Ｒamとして音量変更部２０および乗算器５２Ｌにそれぞれ供給し、乗算器５２Ｒは、信号Ｒamに、係数βを乗じて加算器５３Ｒにおける入力端の他方に供給する。

音量変更部２０は、信号ＬamおよびＲamの振幅（音量）に応じた大きさの係数βを加算器５３Ｌおよび５３Ｒに供給する。詳細には、音量変更部２０は、信号ＬamおよびＲamの平均音量がしきい値未満であれば係数βを「１」とし、当該平均音量がしきい値以上であれば、当該しきい値との差が大きくなるにつれて係数βを小さくする。

次に、ヘッドフォン１の動作について説明する。
使用開始時では、ダイヤル１６ａに設定された係数αが係数出力部３４によって乗算器３２Ｌおよび３４Ｒに供給される。なお使用開始時では、音量変更部２０は、係数βとして初期値（上記のように例えば「１」）を出力する。
このため、外部機器から供給されたステレオ信号Ｌin（Ｒin）には、ユーザーによるダイヤル１６ａの操作の設定に応じた係数αが乗算器３２Ｌ（３２Ｒ）によって乗算される一方、マイク１４Ｌ（１４Ｒ）による収音信号を増幅した信号に係数βの「１」が乗算器５２Ｌ（５２Ｒ）によって乗算される。
発音体１２Ｌ（１２Ｒ）は、乗算器３２Ｌ（３２Ｒ）の乗算信号と乗算器５２Ｌ（５２Ｒ）の乗算信号とを加算した信号に基づいて発音するので、ユーザーは、自身で設定した音量で外部機器のステレオ音とともに周辺音を聴くことになる。

ユーザーがステレオ音を聴いている際に、マイク１４Ｌおよび１４Ｒで収音された音量がしきい値以上大きくなった場合、音量変更部２０は係数βを、しきい値との差が大きいほど「１」よりも小さくさせる。このため、加算器５３Ｌ（５３Ｒ）の入力端の他方に供給される信号のレベルが小さくなる。

例えば、ユーザーが周辺音の音量を調整しないヘッドフォンをユーザーが装着して外部機器からのステレオ音を聴きながら、楽器を演奏する場合を想定してみる。この場合、自己が演奏する楽器の音量が比較的大きければ、外部機器からのステレオ音の音量設定が一定であるにもかかわらず、周辺音が相対的に大きくなるので、ヘッドフォンで外部機器のステレオ音が聴き取りにくくなる、という状況が発生し得る。
これに対して本実施形態に係るヘッドフォン１を装着した場合、自己が演奏する楽器の音量が比較的大きければ、周辺音の音量が低くなるように変更されるので、外部機器のステレオ音が聴き取り難くなるのを防止することができる。

本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、例えば次に述べるような各種の応用・変形が可能である。なお、次に述べる応用・変形の態様は、任意に選択された一または複数を適宜に組み合わせることもできる。

図３に示されるように、係数βを、係数出力部３４に供給する構成としても良い。
この構成において、係数出力部３４は、係数βが「１」未満であれば、係数αを、ダイヤル１６ａの設定に応じた値から変更して出力する。
なお、係数βが「１」未満であれば、係数出力部３４は、係数αを、ダイヤル１６ａの設定に応じた値から大きく変更しても良いし、小さくなるように変更しても良い。大きく変更する構成であれば、外部機器のステレオ音を聴き取りやすくなるし、小さく変更する構成であれば、周辺音が聴き取りやすくなる。

また、マイク１４Ｌおよび１４Ｒについては、周辺音をキャンセルさせる（ノイズキャンセリング）機能に用いても良い。具体的には、マイク１４Ｌによる収音信号を逆相化（極性を反転）させて、当該逆相信号と信号Ｌinと加算し、マイク１４Ｒによる収音信号を逆相化させて、当該逆相信号と信号Ｒinと加算する構成としても良い。この構成によれば、ユーザーに知覚される周辺音を低減させることができる。
なお、ノイズキャンセリング機能を持たせる場合であっても、マイク１４Ｌおよび１４Ｒにより収音される周辺音がしきい値以上であれば、周辺音の音量が小さくなるように変更させる構成に変わりはない。

また、実施形態では、左チャネル用のマイク１４Ｌおよび右チャネル用のマイク１４Ｒを設けたが、マイク１４Ｌまたは１４Ｒの一方のみでも良い。すなわち、マイク１４Ｌまたは１４Ｒの一方のみの収音信号の増幅信号に係数βを乗算した信号を、乗算器３２Ｌの乗算信号および乗算器３２Ｒの乗算信号にそれぞれ加算する構成としても良い。

上述した実施形態において、周辺音を外部機器から出力される音楽等とともに聴かせる場合に、音楽等が聴き取りにくくなるのを防止する、という観点より以下の態様が把握される。

まず、周辺音を収音して収音信号を出力するマイクと、前記収音信号と外部機器からの入力信号とに基づいて放音する発音体と、前記マイクで収音された周辺音の音量に応じて前記収音信号の音量を変更する音量変更部と、を具備することを特徴とするヘッドフォンが把握される。

上記ヘッドフォンにおいて、入力信号の音量を調整し、前記発音体に向けて供給する調整部を含み、前記音量変更部は、前記調整部により調整される入力信号の音量を変更する構成としても良い。

１…ヘッドフォン、３…ヘッドバンド、５Ｌ、５Ｒ…ヘッドフォンユニット、１０…イヤーパッド、１２Ｌ、１２Ｒ…発音体、１４Ｌ、１４Ｒ…マイク、２０…音量変更部、３０…調整部。

Claims

周辺音を収音して収音信号を出力するマイクと、
前記収音信号と外部機器からの入力信号とに基づいて放音する発音体と、
前記マイクで収音された周辺音の音量に応じて前記収音信号の音量を変更する音量変更部と、
を具備することを特徴とするヘッドフォン。