JP2020031372A - Electroacoustic transducer - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、広音場及び高音質の電気音響変換器(例えば、イヤホン又はヘッドホン等)に関するものである。 The present invention relates to a wide sound field and high-quality electro-acoustic transducer (for example, an earphone or headphones).
イヤホン又はヘッドホンのような電気音響変換器には、駆動方式として、ダイナミック型、マグネチック型、バランスド・アーマチュア型、ハイブリッド型、圧電型、クリスタル型、静電型等があり、形状として、インナイヤー型、カナル型、ヘッドバンド型、ネックバンド型、耳掛け型・クリップ型等がある。
特許文献1には、電気音響変換器としてイヤホン又はヘッドホンが開示されている。又、特許文献2には、電気音響変換器としてヘッドホンが開示されている。
Electro-acoustic transducers such as earphones or headphones include a dynamic type, a magnetic type, a balanced armature type, a hybrid type, a piezoelectric type, a crystal type, an electrostatic type, and the like. There are ear type, canal type, headband type, neckband type, ear hanging type and clip type.
従来、例えば、イヤーピースを耳孔に挿入するタイプのカナル型イヤホンは、音声信号を音響(音波)に変換する電気/音波変換器であるドライバユニットを内蔵したハウジングと、このハウジングの前面に突設されてその音波を導出する筒状の音導管と、この音導管の先端部分に装着された耳孔挿入用のイヤーピースと、を有している。ドライバユニットは、ボイスコイル、永久磁石(マグネット)及び振動板(ダイヤフラム)等により構成されている。 2. Description of the Related Art Conventionally, for example, a canal type earphone of a type in which an earpiece is inserted into an ear canal is provided with a housing including a driver unit which is an electric / sound converter for converting a sound signal into sound (sound wave), and is protruded from a front surface of the housing. It has a tubular sound conduit for guiding the sound wave, and an earpiece for insertion into an ear hole, which is attached to a distal end portion of the sound conduit. The driver unit includes a voice coil, a permanent magnet (magnet), a diaphragm (diaphragm), and the like.
図23は、従来のカナル型イヤホンを示す基本的な音響等価回路図である。
この音響等価回路では、音源1から送られてくる音声信号が、ドライバユニット2で音波に変換され、耳孔3へ放出される構成になっている。ドライバユニット2は、インダクタLo、容量Co、及び抵抗Roの直列回路からなる単振動系で表される。このドライバユニット2には、入力電圧Eoutが印加される。耳孔3は、音響容量Ceとして表される。
FIG. 23 is a basic acoustic equivalent circuit diagram showing a conventional canal type earphone.
In this acoustic equivalent circuit, a sound signal sent from the
図24(A)、(B)は、図23の音響等価回路に適切な回路定数を代入して周波数特性を計算したときの計算例を示す周波数特性図であり、横軸は周波数(Hz)、及び縦軸はドライバユニット2の入力電圧Eout(dB)である。
図24の実線の波形は、図23の音響等価回路に、回路定数(例えば、Lo=1mH、Co=10μF、Ro=15Ω、Ce=0.7μF)を代入したときの波形図である。一点鎖線の波形は、図23の音響等価回路に回路定数(例えば、Lo=0.6mH、Co=10μF、Ro=15Ω、Ce=0.7μF)を代入したときの波形図である。
FIGS. 24A and 24B are frequency characteristic diagrams showing calculation examples when frequency characteristics are calculated by substituting appropriate circuit constants into the acoustic equivalent circuit of FIG. 23, and the horizontal axis is frequency (Hz). , And the vertical axis represents the input voltage Eout (dB) of the
The waveform of the solid line in FIG. 24 is a waveform diagram when circuit constants (for example, Lo = 1 mH, Co = 10 μF, Ro = 15Ω, Ce = 0.7 μF) are substituted into the acoustic equivalent circuit of FIG. The dashed line waveform is a waveform diagram when circuit constants (for example, Lo = 0.6 mH, Co = 10 μF, Ro = 15Ω, Ce = 0.7 μF) are substituted into the acoustic equivalent circuit of FIG.
図24から明らかなように、ドライバユニット2の共振周波数以下の低周波領域において、このドライバユニット2の等価回路が、図24(A)に示すように、容量Coからなる弾性制御となり、周波数特性は平坦となる。
これに対して、ドライバユニット2の共振周波数以上の高周波領域において、このドライバユニット2の等価回路が、図24(B)に示すように、インダクタLoからなる慣性制御となり、周波数特性はオクターブ当たり12dB減衰し、高周波領域の特性が劣化する。実際には、ドライバユニット2を収容しているハウジングの形状等による気柱共鳴等の影響で、実線の波形には、破線で示すようなピークが発生する。
図24(B)に示すような高周波領域の特性の劣化を改善するには、ドライバユニット2の質量を小さくする必要があるが、実際には難しい。
As is clear from FIG. 24, in a low frequency region equal to or lower than the resonance frequency of the
On the other hand, in a high-frequency region equal to or higher than the resonance frequency of the
To improve the deterioration of the characteristics in the high frequency region as shown in FIG. 24B, it is necessary to reduce the mass of the
この改善策として、例えば、特許文献1の電気音響変換器では、ドライバユニットの入力側に接続された音声信号伝送用の配線コードに、インダクタL及び容量CのLC直列共振回路からなる高域増強回路を組み込み、高周波領域の音圧を向上させて高周波領域の特性を改善している。
As an improvement measure, for example, in the electro-acoustic transducer disclosed in
図25は、特許文献1に記載された高域増強回路の構成例を示す回路図である。
音声信号伝送用の配線コード5と図示しないドライバユニットとの間には、高域増強回路10が接続されている。配線コード5は、左チャンネル(以下「Lch」という。)音声信号線5a、右チャンネル(以下「Rch」という。)音声信号線5b、及び接地線5cにより構成されている。高域増強回路10は、Lch音声信号線5aと接地線5cとの間に接続されたインダクタLl、容量切り替え用のスイッチSWl、及び容量値の異なる2つの容量C1l,C2lからなるLC直列共振回路と、Rch音声信号線5bと接地線5cとの間に接続されたインダクタLr、容量切り替え用のスイッチSWr、及び容量値の異なる2つの容量C1r,C2rからなるLC直列共振回路と、により構成されている。
FIG. 25 is a circuit diagram showing a configuration example of a high-frequency enhancement circuit described in
A high-
図26は、ドライバユニットの入力側に図25の高域増強回路10が接続された周波数特性図であり、横軸は周波数(Hz)、及び縦軸は高域増強回路10の出力側に接続されたドライバユニットの入力電圧Eout(dB)である。
図26の回路条件1の実線の波形は、スイッチSWl,SWrを容量C1l,C1r側に切り替えたときの波形図、更に、図26の回路条件2の破線の波形は、スイッチSWl,SWrを容量C2l,C2r側に切り替えたときの波形図である。
図26から明らかなように、高域増強回路10を設けることにより、高周波領域におけるドライバユニットの入力電圧Eoutの音圧が向上している。
FIG. 26 is a frequency characteristic diagram in which the high-
The solid line waveform of the
As is clear from FIG. 26, the sound pressure of the input voltage Eout of the driver unit in the high-frequency region is improved by providing the high-
しかしながら、特許文献1に記載された従来の電気音響変換器では、次のような課題があった。
図25の高域増強回路10を効果的に働かせるためには、インダクタLl,Lrの直流抵抗が小さい方が良い。配線コード5の抵抗の影響を避けるため、高域増強回路10は、なるべく音源側に近く設置する必要がある。しかし、直流抵抗が小さく、必要なインダクタンス値を有するインダクタLl,Lrは、寸法(サイズ)が大きくなるので、電気音響変換器の小型化が難しい。そのため、小型で、広音場及び高音質の電気音響変換器を実現することが困難であった。
However, the conventional electroacoustic transducer described in
In order for the high-
本発明のうちの第1発明の電気音響変換器は、左右一対の同位相の第1音声信号及び第2音声信号を有するステレオ信号のうちのいずれか一方の音声信号を入力し、前記音声信号の周波数特性を変更して変更音声信号を出力するイコライザと、前記変更音声信号を音波に変換して使用者の耳へ出力するドライバユニットと、を備えている。
前記イコライザは、抵抗R及び容量Cの並列回路により構成されたインピーダンスZを有し、低周波領域では、下記の式(1)から求められる信号電圧降下Voにより前記音波の低域再生音圧を下げ、
Vo=R/(R+Zd) (1)
但し、Zd;ドライバユニットのインピーダンス(抵抗で表す。)
高周波領域では、前記容量Cにより、前記信号電圧降下Voをなくして、相対的に前記音波の高域再生音圧を上げる、ことを特徴とする。
An electroacoustic transducer according to a first aspect of the present invention is configured to receive one of a stereo signal having a pair of left and right in-phase first and second audio signals, and to input the audio signal. And a driver unit for converting the frequency characteristic of the sound signal to output a changed sound signal, and converting the changed sound signal into a sound wave and outputting the sound wave to a user's ear.
The equalizer has an impedance Z constituted by a parallel circuit of a resistor R and a capacitor C. In a low frequency region, the low frequency reproduction sound pressure of the sound wave is obtained by a signal voltage drop Vo obtained from the following equation (1). Lower,
Vo = R / (R + Zd) (1)
Zd: impedance of the driver unit (represented by resistance)
In the high frequency region, the capacitance C eliminates the signal voltage drop Vo and relatively increases the high-frequency reproduction sound pressure of the sound wave.
第2発明の電気音響変換器は、第1抵抗及び第1容量の並列回路により構成され、左右一対の同位相の第1音声信号及び第2音声信号を有するステレオ信号のうちの前記第1音声信号を入力し、前記第1音声信号の周波数特性を変更して変更音声信号を生成する第1イコライザと、第2抵抗及び第2容量の直列回路により構成され、前記第2音声信号を入力し、前記第2音声信号を逆位相で前記変更音声信号に加える第2イコライザと、前記変更音声信号と前記逆位相の第2音声信号との合成信号を音波に変換して使用者の耳へ出力するドライバユニットと、を備えることを特徴とする。
電気音響変換器は、例えば、イヤホン又はヘッドホンである。
An electroacoustic transducer according to a second invention is constituted by a parallel circuit of a first resistor and a first capacitor, and the first audio of the stereo signal having a pair of left and right in-phase first audio signals and second audio signals. A first equalizer for receiving a signal and changing a frequency characteristic of the first sound signal to generate a changed sound signal; and a series circuit of a second resistor and a second capacitor, and receiving the second sound signal. A second equalizer that adds the second audio signal to the changed audio signal in an opposite phase, and converts a synthesized signal of the changed audio signal and the second audio signal having the opposite phase into a sound wave and outputs the sound wave to a user's ear. And a driver unit that performs the operation.
The electroacoustic transducer is, for example, an earphone or a headphone.
第1発明の電気音響変換器によれば、抵抗及び容量の並列回路により構成されたインピーダンスを有するイコライザを備えているので、イコライザの抵抗及び容量の値により、相対的ではあるが、高周波領域の特性を簡単に改善できる。更に、抵抗及び容量の並列回路により構成されたイコライザは、従来のインダクタ及び容量の直列回路により構成されたイコライザに比べて小型及び安価である。 According to the electroacoustic transducer of the first aspect, since the equalizer having the impedance constituted by the parallel circuit of the resistor and the capacitor is provided, the relative frequency of the high frequency region is changed depending on the resistance and the capacitance of the equalizer. Characteristics can be easily improved. Furthermore, an equalizer configured by a parallel circuit of a resistor and a capacitor is smaller and less expensive than an equalizer configured by a conventional series circuit of an inductor and a capacitor.
第2発明の電気音響変換器によれば、第1抵抗及び第1容量の並列回路により構成された第1イコライザと、第2抵抗及び第2容量の直列回路により構成された第2イコライザと、を備え、第1音声信号から、第1イコライザにより生成された変更音声信号に対し、第2イコライザにより、第2音声信号を逆位相で加えるようにしているので、音場を調整することができる。この音場の調整量や周波数特性も、第1、第2イコライザの容量及び抵抗の値で、容易に変更及び調整ができる。そのため、従来のインダクタ及び容量の値による変更及び調整に比べ、小型及び安価である。 According to the electroacoustic transducer of the second aspect, the first equalizer configured by the parallel circuit of the first resistor and the first capacitor, the second equalizer configured by the series circuit of the second resistor and the second capacitor, Since the second audio signal is added in reverse phase from the first audio signal to the modified audio signal generated by the first equalizer by the second equalizer, the sound field can be adjusted. . The adjustment amount and frequency characteristics of the sound field can be easily changed and adjusted by the values of the capacitance and resistance of the first and second equalizers. Therefore, it is smaller and less expensive than the conventional change and adjustment based on the values of the inductor and the capacitance.
本発明を実施するための形態は、以下の好ましい実施例の説明を添付図面と照らし合わせて読むと、明らかになるであろう。但し、図面はもっぱら解説のためのものであって、本発明の範囲を限定するものではない。 Embodiments of the present invention will become apparent from the following description of the preferred embodiments when read in light of the accompanying drawings. However, the drawings are for explanation only, and do not limit the scope of the present invention.
(実施例1の参考例)
図3は、特許文献2等に記載されたスピーカによるステレオ聴取を示す図である。
図3では、使用者15の左右前方に置かれたLchスピーカ20LとRchスピーカ20Rとからステレオ信号を聴取する状態が示されている。
(Reference Example of Example 1)
FIG. 3 is a diagram illustrating stereo listening using a speaker described in
FIG. 3 shows a state in which a stereo signal is heard from the
使用者15の左耳15lには、Lchスピーカ20Lからの直接の音波S20Lと、Rchスピーカ20Rからの、右耳15rよりやや遅れた音波S20R1が入る。使用者15の右耳15rについても同様、Rchスピーカ20Rからの直接の音波S20Rと、Lchスピーカ20Lからの、左耳15lよりやや遅れた音波S20L1が入る。この空間クロストークと呼ばれる現象を利用して、ステレオ信号再生では立体的な音像空間を作り出している。
ここで、空間クロストークとは、スピーカ再生で音を聴く場合、Lchスピーカ20Lの再生音である音波S20Lは、左耳15lと共に遅れて右耳15rにも到達し、又、Rchスピーカ20Rの再生音である音波S20Rは、右耳15rと共に遅れて左耳15lにも到達するので、これが両耳間のクロストークと言われる。又、音像空間とは、方向や距離を持った音の空間を言う。
A direct sound wave S20L from the
Here, the spatial crosstalk means that when a sound is reproduced by speaker reproduction, a sound wave S20L, which is a reproduction sound of the
図4は、スピーカによるステレオ信号再生の音像の定位を説明するための図である。
ここで、音像定位とは、音の聞こえた方向や距離を知覚する能力を音像定位能と言い、この音像(方向や距離を持った音)の位置を定めることである。この音像定位では、左右の耳15l,15rに聞こえる音の時間差を利用している。
図3のステレオ信号再生では、左右前方のスピーカ20L,20Rの位置だけでなく、図4に示すように、スピーカ20L,20Rの中央(Fc)や左側面(Ls)及び右側面(Rs)にも音像Fc,Ls、Rsを感じることができる。
FIG. 4 is a diagram for explaining the localization of a sound image for reproducing a stereo signal by a speaker.
Here, the sound image localization refers to the ability to perceive the direction and distance at which the sound was heard is called sound image localization ability, and is to determine the position of this sound image (sound having a direction and distance). In this sound image localization, a time difference between sounds heard by the left and
In the stereo signal reproduction of FIG. 3, not only the positions of the left and
この時のLch及びRchの音波S20L,S20L1,−20L1について考えてみる。
LchとRchのスピーカ20L,20Rから同レベル及び同位相の音波S20L,S20Rを出せば、それは正中面の音像Fcからの音波と同じなので、正中面の音像Fcを感じる。Lchスピーカ20Lからだけの音波S20Lは、当然Lchスピーカ20Lの位置に音像を感じる。又、Lchスピーカ20Lから右耳15rに入る音波S20L1に対し、Rchスピーカ20Rから、音波S20Lに適切な遅延をかけ位相を反転した音波−20L1を再生すれば、右耳15r付近では音波S20L1が打ち消され、左耳15lの音波S20Lだけが知覚される。これはあたかも左側の音像Lsからの音波(S20L)と同じなので、左側の音像Lsを感じる。
Rchスピーカ20Rや右側の音像Rsについても同様である。
Consider the Lch and Rch sound waves S20L, S20L1, and -20L1 at this time.
If sound waves S20L and S20R of the same level and the same phase are emitted from the Lch and
The same applies to the
図5は、スピーカによるステレオ信号再生の音像の定位と信号の関係を説明するための図である。
図3及び図4の説明から、図5に示すように、Lchスピーカ20L及びRchスピーカ20Rに反対側のチャンネルの音波S20R,S20Lを適切なレベル且つ同位相で加えたときは(S20L+α1・S20R,S20R+α2・S20L)、Lchスピーカ20LとRchスピーカ20Rとの間に音像Fcを定位できる。同じく、Lchスピーカ20L及びRchスピーカ20Rに、反対側のチャンネルの音波を適切なレベルで遅延させて逆位相で加えたときは(S20L−β1・S20R,S20R−β2・S20L)、Lchスピーカ20LとRchスピーカ20Rとの外側に音像Ls,Rsを定位できる。
以上から、Lchの音波S20Lには、Rchの同相成分や遅延された逆相成分も含んでいると考えられる。録音技術者は、これらの比率、遅延時間、及び位相、更には周波数特性等を調整して、所望の再生音場を作っている。
FIG. 5 is a diagram for explaining the relationship between the localization of a sound image for stereo signal reproduction by a speaker and a signal.
From the description of FIGS. 3 and 4, as shown in FIG. 5, when the sound waves S20R and S20L of the opposite channels are applied to the
From the above, it is considered that the Lch sound wave S20L also includes the in-phase component of the Rch and the delayed negative-phase component. The recording technician adjusts these ratios, delay time, phase, and frequency characteristics to create a desired reproduction sound field.
図6は、イヤホンによるステレオ信号再生の音像の定位を説明するための図である。
図6に示すようなステレオ信号をイヤホンで聴いた時の音像の定位を考える。
イヤホンでの聴取では、図3のような空間クロストークは起こらず、耳たぶや身体からの反射の影響(周波数特性の変化)もない。又、直接、左右の耳15l,15rに音波が届くので、身体を動かしたときの音質及び位相等の変化もない。従って、音圧差、位相差、及び遅延時間等の情報から、音源の位置を判断しようとするが、脳が混乱し、図5の再生音場は、図6のようになる。この音像Fcのような頭内定位は、日常経験しない現象で、イヤホン聴取時の欠点の一つである。
ここで、頭内定位とは、イヤホンやヘッドホンを使って音楽を再生した時、左右の耳15l,15rの横で音が鳴っているはずなのに、使用者15の頭の中で再生されているように感じることを言う。この反対の概念は、頭外定位である。使用者15は、左右の耳15l,15rへの到達時間差によって音源までの距離や方向を判断している。
FIG. 6 is a diagram for describing the localization of a sound image in stereo signal reproduction by an earphone.
Consider the localization of a sound image when a stereo signal as shown in FIG. 6 is heard with an earphone.
In earphone listening, spatial crosstalk as shown in FIG. 3 does not occur, and there is no influence of reflection from the earlobe or the body (change in frequency characteristics). In addition, since sound waves reach the left and
Here, the in-head localization means that when music is reproduced using earphones or headphones, sound is supposed to be sounding beside the left and
音像Lsは、図4から音波S20Lが先に聞こえ、遅れて音波−20L1が聞こえる。この際、先行音効果により、先に聞こえる左方向に音源Lsを感じる。又、その時に、遅延時間だけ遠方にあると判断すると思われる。従って、音像Lsは、Lchスピーカ20Lよりも遠くに聞こえる。
ここで、先行音効果とは、数ミリから数十ミリ秒の時間差で到来した2つの音源の音像が、最初に到来した音の音源方向にまとめて知覚される現象(precedence effert)を言う。この先行音効果は、ハース効果(Haas effect)や第1波面の法則(the law of the first wave front)と言われることもある。
In the sound image Ls, the sound wave S20L is heard first from FIG. 4, and the sound wave -20L1 is heard later. At this time, due to the preceding sound effect, the sound source Ls is felt to the left, which is heard earlier. At that time, it is considered that the user is determined to be far away by the delay time. Therefore, the sound image Ls sounds farther than the
Here, the preceding sound effect refers to a phenomenon (precedence effect) in which sound images of two sound sources arriving with a time difference of several milliseconds to several tens of milliseconds are collectively perceived in the sound source direction of the sound that first arrived. This precedence effect is sometimes referred to as the Haas effect or the law of the first wavefront.
図7は、実際のイヤホンによるステレオ信号再生の音像の定位を説明するための図である。
実際のイヤホンでの聴取では、図6のように小さくまとまって聞こえるわけではない。図5のような信号処理や残響の付加によって、概ね図6のような配列ではあるが、図7に示すように、水平面や上下方向にも広がって聞こえる。
それぞれの音像領域は分離しているわけではなく、お互いに重なり合って再生音場を形成している。脳が日常の聴取状態に近づけるためか、全体はやや前方の音像Fcに定位することが多い(但し、これはモデルにより異なる)。正面中央の音像Fcは、モデルによっては、後頭部に音像Fc1が定位するものもある。
FIG. 7 is a diagram for explaining the localization of a sound image of stereo signal reproduction by an actual earphone.
In actual earphone listening, it is not always possible to hear a small group as shown in FIG. Due to the signal processing and the addition of reverberation as shown in FIG. 5, the arrangement is almost as shown in FIG. 6, but as shown in FIG.
The respective sound image areas are not separated, but overlap each other to form a reproduced sound field. In many cases, the whole is localized in the sound image Fc slightly ahead, probably because the brain approaches the everyday listening state (however, this differs depending on the model). As for the sound image Fc at the front center, the sound image Fc1 is localized at the back of the head depending on the model.
次に、非特許文献1に記載された図8を参照しつつ、正中面内音源方向による、各周波数の音圧変化について説明する。
ここで、図8は、耳孔入口までの伝達周波数特性の正中面内音源方向による変化を示す図であり、横軸は音源角度θ(°)、及び縦軸は周波数(kHz)である。この図8は、各周波数(kHz)の振幅の変化で表示されている。図8の右下には、1つのスピーカ(音源)20と使用者15が図示されている。
Next, with reference to FIG. 8 described in
Here, FIG. 8 is a diagram showing a change in the transmission frequency characteristic up to the ear canal entrance depending on the direction of the sound source in the median plane. The horizontal axis represents the sound source angle θ (°), and the vertical axis represents the frequency (kHz). FIG. 8 shows the change in amplitude at each frequency (kHz). 8, one speaker (sound source) 20 and the
図8に示すように、使用者15の正中面に配置した1つのスピーカ(音源)20を使用者15の頭部上方から背面と移動したときに、耳15l,15rの音圧変化を周波数と音源角度θで表わした場合、同じ音圧の音源20でも、周波数により音源角度θによる変化が異なる。これは、耳15l,15rの耳介形状によるものと思われる。
As shown in FIG. 8, when one speaker (sound source) 20 arranged on the median plane of the
例えば、周波数領域1kHz−1.4kHzでは、音源角度θが0°よりも180°の方が、音圧が高い。この周波数領域は、使用者15の後頭部(180°)からの音と認識されやすい。そのため、後頭部に定位しやすい。
周波数領域3.5kHz−5kHzでは、音源角度0°の音圧が一番高く、音源角度180°の音圧は低い。この周波数領域は、前面(0°)からの音と認識されやすい。そのため、前面に定位しやすい。
又、周波数領域7kHz−10kHzでは、音源角度60°から90°の音圧が一番高く、0°や180°の音圧は低い。この周波数領域は、前方上方(60°)から頭上(90°)の音と認識されやすい。そのため、上方に定位しやすい。
従って、周波数領域1k−1.4kHzを低めにし、周波数領域3.5k−5kHzを高めに設定すると、音源20は面前に定位しやすくなると思われる。又、周波数領域7kHz−10kHzを高めることで、高周波領域が上方に広がるサラウンド感が得られると思われる。
For example, in the frequency range of 1 kHz to 1.4 kHz, the sound pressure is higher when the sound source angle θ is 180 ° than when it is 0 °. This frequency region is easily recognized as a sound from the occipital region (180 °) of the
In the frequency range of 3.5 kHz to 5 kHz, the sound pressure at the sound source angle of 0 ° is the highest, and the sound pressure at the sound source angle of 180 ° is low. This frequency region is easily recognized as a sound from the front (0 °). Therefore, it is easy to localize on the front.
In the frequency range of 7 kHz to 10 kHz, the sound pressure at the sound source angle of 60 ° to 90 ° is the highest, and the sound pressure at 0 ° and 180 ° is low. This frequency region is easily recognized as a sound from the upper front (60 °) to the overhead (90 °). Therefore, it is easy to localize upward.
Therefore, if the frequency domain 1 k-1.4 kHz is set to be low and the frequency domain 3.5 k-5 kHz is set to be high, the
更に、非特許文献2に記載された図9及び図10(A)、(B)を参照しつつ、方向決定帯域について説明する。
ここで、図9は、方向定位において前方の定位を示す図であり、横軸は中心周波数(Hz)、縦軸は相対頻度(%)である。図10は、方向定位において後方と上方の定位を示す図であり、上段は後方の定位を示す図、及び、下段は上方の定位を示す図である。図10の上段と下段の図において、横軸は中心周波数(Hz)、及び縦軸は相対頻度(%)である。
Further, the direction determination band will be described with reference to FIGS. 9 and 10A and 10B described in
Here, FIG. 9 is a diagram showing the front localization in the direction localization. The horizontal axis represents the center frequency (Hz), and the vertical axis represents the relative frequency (%). FIG. 10 is a diagram illustrating the rearward and upper localization in the direction localization. The upper diagram illustrates the rearward localization, and the lower diagram illustrates the upper localization. In the upper and lower diagrams of FIG. 10, the horizontal axis represents the center frequency (Hz), and the vertical axis represents the relative frequency (%).
図9に示すように、前方に定位を感じる周波数の割合について考察すると、周波数領域250Hz−500Hz、及び周波数領域2.5kHz−4kHzの音源は、前方からの音と判定する傾向が高い。
図10の上段の図に示すように、後方に定位を感じる周波数の割合について考察すると、周波数1kHz付近の音源は、後方からの音と判定されやすい。音源を前方に定位させたいならば、周波数1kHz付近は弱めた方がいいということになる。
図10の下段の図に示すように、上方に定位を感じる周波数の割合について考察すると、周波数8kHz付近の音源は、上方からの音と判定されやすい。又、周波数12kHz付近の音源音は、後方に定位を感じやすい。従って、周波数8kHz以上の音を強調すると、サラウンド感向上に寄与すると思われる。
As shown in FIG. 9, when considering the ratio of frequencies at which localization is felt forward, sound sources in the frequency range of 250 Hz to 500 Hz and the frequency range of 2.5 kHz to 4 kHz tend to be determined to be sounds coming from the front.
As shown in the upper part of FIG. 10, when considering the ratio of frequencies at which localization is felt rearward, a sound source near the frequency of 1 kHz is likely to be determined to be sound coming from the rear. If it is desired to localize the sound source forward, it is better to weaken the frequency around 1 kHz.
As shown in the lower part of FIG. 10, when considering the ratio of frequencies at which localization is felt upward, a sound source having a frequency around 8 kHz is likely to be determined to be a sound coming from above. In addition, the sound source near the frequency of 12 kHz tends to be localized in the rear. Therefore, it is considered that emphasizing the sound having a frequency of 8 kHz or more contributes to the improvement of the surround feeling.
(実施例1の構成)
図1は、本発明の実施例1の電気音響変換器(例えば、カナル型イヤホン)を示す概略の構成図である。
このカナル型イヤホン30は、図示しない配線コードを介して音源31に接続される。音源31は、左右一対の同位相の第1音声信号(例えば、Lch音声信号)及び第2音声信号(例えば、Rch音声信号)を有するステレオ信号のうちのいずれか一方の音声信号Sinを出力する音響機器等で構成されている。カナル型イヤホン30は、図示しない配線コードから送られてくる音声信号Sinを入力する入力端子32と、接地端子33と、を有し、これらの入力端子32及び接地端子33に、ハウジング34が接続されている。ハウジング34内には、イコライザ35及びドライバユニット36が収容され、このハウジング34の前面側に、音導部材を構成する筒状の音導管37が突設されている。音導管37の外周には、音導部材を構成する耳孔挿入用のイヤーピース38が着脱自在に装着されている。
(Configuration of Embodiment 1)
FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating an electroacoustic transducer (for example, a canal earphone) according to a first embodiment of the present invention.
This
イコライザ35は、接地端子33とドライバユニット36の−側入力端子との間に接続され、音声信号Sinの特定の周波数領域を強調又は減少させるために、その音声信号Sinの周波数特性を変更して変更音声信号を出力する音響機器であり、例えば、抵抗R及び容量Cの並列回路により構成されたインピーダンスZを有している。
The
ドライバユニット36は、+側入力端子が入力端子32に接続され、−側入力端子がイコライザ35に接続され、そのイコライザ35から出力された変更音声信号を音波に変換して音導管37へ出力するものである。このドライバユニット36は、例えば、ボイスコイル、マグネット及びダイヤフラム等により構成され、抵抗で表されたインピーダンスZdを有している。
音導管37は、ドライバユニット36から出力された音波をイヤーピース38へ放出するものである。イヤーピース38は、音導管37から放出された音波を耳孔へ導くものであり、例えば、シリコーンゴム等の弾性部材により形成された略傘形をしている。
The
The
(実施例1の動作)
音源31から図示しない配線コードを介して送られてくる音声信号Sinが、イヤホン30の入力端子32に入力されると、イコライザ35により、その音声信号Sinの周波数特性が変更されて変更音声信号が出力され、その変更音声信号がドライバユニット36によって音波に変換される。
イコライザ35は、入力される音声信号Sinの低周波領域では、次式(1)から求められる信号電圧降下Voにより音波の低域再生音圧を下げ、入力される音声信号Sinの高周波領域では、容量Cにより、その信号電圧降下Voをなくして、相対的に音波の高域再生音圧を上げる。
Vo=R/(R+Zd) (1)
(Operation of Embodiment 1)
When an audio signal Sin sent from the
The
Vo = R / (R + Zd) (1)
ドライバユニット36の入力電圧Eoutは、音声信号Sinの電圧をEinとすれば、例えば、次式(2)で表される。
Eout=[Zd/(Zd+Z)]*Ein (2)
但し、
Z=[R×(1/(jωC)]/[R+(1/(jωC))]
=R/(1+jωCR)
j;虚数単位(=√‐1)
f;周波数
ω;角周波数(=2πf)
ドライバユニット36により変換された音波は、音導管37を経由してイヤーピース38から耳孔へ放出される。
The input voltage Eout of the
Eout = [Zd / (Zd + Z)] * Ein (2)
However,
Z = [R × (1 / (jωC)]] / [R + (1 / (jωC))]
= R / (1 + jωCR)
j; imaginary unit (= √-1)
f; frequency ω; angular frequency (= 2πf)
The sound waves converted by the
図2は、図1のイヤホン30のドライバユニット36に掛かる入力電圧Eoutの周波数特性図であり、横軸は周波数(Hz)、及び縦軸は入力電圧Eout(dB)である。
この図2では、例えば、
ドライバユニット36のインピーダンスZd=32Ω
イコライザ35の抵抗R=22Ω
イコライザ35の容量C=4.7μF
としたときの、ドライバユニット36に掛かる入力電圧Eoutにおける周波数特性の計算例の波形図が示されている(音源31の内部抵抗及び導線抵抗の値は0とする)。
FIG. 2 is a frequency characteristic diagram of the input voltage Eout applied to the
In FIG. 2, for example,
Impedance Zd of
The resistance R of the
The capacitance C of the
A waveform diagram of a calculation example of the frequency characteristics at the input voltage Eout applied to the
図2中の矢印41で示す低周波領域の感度に対し、矢印42で示す高周波領域の感度は、相対的に4.5dB高くなっている。これは、ドライバユニット36の振動系の質量が約60%になった状態に相当する。
The sensitivity in the high frequency region indicated by the
(実施例1の効果)
本実施例1によれば、次の(A)、(B)のような効果がある。
(A) 相対的な高周波領域の特性の改善
例えば、特許文献1に記載された従来の電気音響変換器では、ハウジング、ドライバユニット、及び音響調整等により音質の改善を図っているが、イヤホンは、原理的に高周波領域の特性が低下する。これをドライバユニットで改善するのは、非常に難しい。これに対して、本実施例1によれば、イコライザ35の抵抗R及び容量Cの値により、相対的ではあるが、高周波領域の特性を簡単に改善できる。
つまり、イコライザ35を構成している抵抗R及び容量Cの並列回路で、低周波領域の感度を落とし、相対的に高周波領域の感度を上げる。抵抗Rの値を大きくすると、全体の音圧が下がる。容量Cは抵抗Rとの関係で、高周波領域の感度低下を弱めている。容量Cの値が大きいほど、低周波領域から感度低下の影響が弱められる。イコライザ35は、受動部品なので電源等を必要とせず、従来のイヤホンの性能(特性)改善が容易である。特に、抵抗R及び容量Cの並列回路により構成されるイコライザ35を設けるだけで、相対的ではあるが、高周波領域の特性を簡単に改善できる。
(Effect of Embodiment 1)
According to the first embodiment, the following effects (A) and (B) are obtained.
(A) Improvement of characteristics in relative high-frequency region For example, in a conventional electroacoustic transducer described in
That is, in the parallel circuit of the resistor R and the capacitor C constituting the
(B) 小型及び安価
図2に示すように、矢印41で示す低周波領域の感度に対し、矢印42で示す高周波領域の感度は、相対的に4.5dB高くなっている。これは、ドライバユニット36の振動系の質量が約60%になった状態に相当し、従来のようなドライバユニット側の改善では、現在のところ略実現不可能な性能と言える。最近は大容量の積層セラミックコンデンサ等が開発され、本実施例1のRCのイコライザ35は、従来の図25のインダクタLl,Lr及び容量C1l,C2l,C1r,C2rの直列回路により構成されるイコライザに比べ、小型及び安価である。
(B) Small size and low cost As shown in FIG. 2, the sensitivity in the high frequency region indicated by the
(実施例2の構成)
図11は、本発明の実施例2の電気音響変換器(例えば、左右一対のカナル型イヤホン)を示す概略の構成図である。
左右一対のカナル型イヤホン40は、同一構成の左耳用イヤホン40Lと右耳用イヤホン40Rとを有している。
左右一対のカナル型イヤホン40は、左右一対の同位相の第1音声信号(例えば、Lch音声信号)SinL及び第2音声信号(例えば、Rch音声信号)SinRを有するステレオ信号のうちのLch音声信号SinLを入力する第1入力端子41Lと、Lch側の接地端子42LGと、Rch音声信号SinRを入力する第2入力端子41Rと、Rch側の接地端子42GRと、を有している。
(Configuration of Second Embodiment)
FIG. 11 is a schematic configuration diagram illustrating an electroacoustic transducer (for example, a pair of left and right canal earphones) according to a second embodiment of the present invention.
The pair of left and right canal-
The pair of left and right
左耳用イヤホン40Lは、第1入力端子41L及び接地端子42LGを有し、これらの第1入力端子41L及び接地端子42LGに、ハウジング43Lが接続されている。ハウジング43L内には、第1イコライザ44L、第2イコライザ45L、及びドライバユニット46Lが収容され、このハウジング46Lの前面側に、音導部材を構成する筒状の音導管47Lが突設されている。音導管47Lの外周には、音導部材を構成する左耳孔挿入用のイヤーピース48Lが着脱自在に装着されている。
The
第1イコライザ44Lは、接地端子42LGと、ドライバユニット46Lの−側入力端子に接続された接続点NL2と、の間に接続され、Lch音声信号SinLの特定の周波数帯域を強調又は減少させるために、そのLch音声信号SinLの周波数特性を変更して変更音声信号を接続点NL2に生成する音響機器であり、例えば、抵抗R1及び容量C1の並列回路により構成されたインピーダンスZ1を有している。第2イコライザ45Lは、接続点NL2と、右耳用イヤホン40R側の第2入力端子41Rに接続された接続点NR1と、の間に接続され、Rch音声信号SinRを、接続点NL2からドライバユニット46Lに逆位相で加える音響機器であり、例えば、抵抗R2及び容量C2の直列回路により構成されたインピーダンスZ2を有している。
The
ドライバユニット46Lは、+側入力端子が、接続点NL1を介して第1入力端子41Lに接続され、−側入力端子が、接続点NL2を介して第1イコライザ44L及び第2イコライザ45Lに接続され、その接続点NL2上における変更音声信号と、接続点NL2からドライバユニット46Lに逆位相で流れるRch音声信号SinRと、の合成信号を、音波に変換して音導管47Lへ出力するものである。このドライバユニット46Lは、例えば、ボイスコイル、マグネット及びダイヤフラム等により構成され、抵抗で表されたインピーダンスZdを有している。
音導管47Lは、ドライバユニット46Lから出力された音波をイヤーピース48Lへ放出するものである。イヤーピース48Lは、音導管47Lから放出された音波を左耳孔へ導くものであり、例えば、シリコーンゴム等の弾性部材により形成された略傘形をしている。
In the
The
右耳用イヤホン40Rは、第2入力端子41R及び接地端子42RGを有し、これらの第2入力端子41R及び接地端子42RGに、ハウジング43Rが接続されている。ハウジング43R内には、第1イコライザ44R、第2イコライザ45R、及びドライバユニット46Rが収容され、このハウジング46Rの前面側に、音導部材を構成する筒状の音導管47Rが突設されている。音導管47Rの外周には、音導部材を構成する右耳孔挿入用のイヤーピース48Rが着脱自在に装着されている。
The
第1イコライザ44Rは、接地端子42RGと、ドライバユニット46Rの−側入力端子に接続された接続点NR2と、の間に接続され、Rch音声信号SinRの特定の周波数帯域を強調又は減少させるために、そのRch音声信号SinRの周波数特性を変更して変更音声信号を接続点NR2に生成する音響機器であり、例えば、抵抗R1及び容量C1の並列回路により構成されたインピーダンスZ1を有している。第2イコライザ45Rは、接続点NR2と、左耳用イヤホン40L側の第1入力端子41Lに接続された接続点NL1と、の間に接続され、Lch音声信号SinLを、接続点NR2からドライバユニット46Rに逆位相で加える音響機器であり、例えば、抵抗R2及び容量C2の直列回路により構成されたインピーダンスZ2を有している。
The
ドライバユニット46Rは、+側入力端子が、接続点NR1を介して第2入力端子41Rに接続され、−側入力端子が、接続点NR2を介して第1イコライザ44R及び第2イコライザ45Rに接続され、その接続点NR2上における変更音声信号と、接続点NR2からドライバユニット46Rに逆位相で流れるLch音声信号SinLと、の合成信号を、音波に変換して音導管47Rへ出力するものであり、抵抗で表されたインピーダンスZdを有している。
音導管47Rは、ドライバユニット46Rから出力された音波をイヤーピース48Rへ放出するものである。イヤーピース48Rは、音導管47Rから放出された音波を右耳孔へ導くものであり、弾性部材により形成された略傘形をしている。
The
The
図12は、図11の左右一対のカナル型イヤホン40に接続される3線式の配線コードを示す図である。
一般のイヤホンの配線コードは、プラグ部分から左(L)線/右(R)線/接地(G)線の3本の信号線が延びて、分岐部から先はLch用にはL線とG線、Rch用にはR線とG線の各2本の信号線になっている。
これに対して、本実施例2の3線式の配線コード50では、プラグ部51から、L線/R線/G線の3本の信号線からなるコード本体52が延びて、分岐部53から先が、L線/R線/G線の3本の信号線からなるLch側分岐コード54Lと、L線/R線/G線の3本の信号線からなるRch側分岐コード54Rと、になっている。Lch側分岐コード54Lが、図11中の左耳用カナル型イヤホン40Lの入力側に接続され、Rch側分岐コード54Rが、図11中の右耳用カナル型イヤホン40Rの入力側に接続されている。
FIG. 12 is a diagram showing a three-wire type wiring cord connected to the pair of left and right canal-
In a general earphone wiring cord, three signal lines of a left (L) line / right (R) line / ground (G) line extend from a plug portion, and from a branch portion, an L line is used for Lch. For the G line and the Rch, two signal lines of the R line and the G line are used.
On the other hand, in the three-wire
このように、本実施例2の3線式の配線コード50では、分岐コード54L,54Rとして、片側各3本の信号線が必要になる。しかし、このような3線式の配線コード50の製造は、困難ではない。その理由は、従来の配線コードでも、分岐部以降も3芯のコードを使っているが、必要な2本しか接続していないから、本実施例2の3線式の配線コード50を容易に製造できる。
As described above, in the three-wire
(実施例2の全体の概略の動作)
図12の配線コード50から送られてくるLch音声信号SinL及びRch音声信号SinRのうち、Lch音声信号SinLは、左耳用イヤホン40L側の第1入力端子41Lに入力され、Rch音声信号SinRは、右耳用イヤホン40R側の第2入力端子41Rに入力される。
(Overall Operation of Overall Example 2)
Of the Lch audio signal SinL and the Rch audio signal SinR sent from the
左耳用イヤホン40Lにおいて、第1入力端子41Lに入力されたLch音声信号SinLは、第1イコライザ44Lにより、高周波領域の周波数特性が変更され、この変更音声信号が接続点NL2に生成される。更に、右耳用イヤホン40R側の第2入力端子41Rに入力されたRch音声信号SinRが、接続点NR1を介して、左耳用イヤホン40L側の第2イコライザ45Lへ入力される。第2イコライザ45Lでは、入力されたRch音声信号SinRを、接続点NL2からドライバユニット46Lの−側入力端子側へ供給する。すると、ドライバユニット46Lにおいて、変更音声信号と逆位相のRch音声信号SinRとが合成され、合成信号が生成される。
生成された合成信号は、左耳用イヤホン40L側のドライバユニット46Lによって音波に変換され、音導管47Lを経由してイヤーピース48Lから左耳孔へ放出される。
In the left-
The generated synthesized signal is converted into a sound wave by the
同様に、右耳用イヤホン40Rにおいて、第2入力端子41Rに入力されたRch音声信号SinRは、第1イコライザ44Rにより、高周波領域の周波数特性が変更され、この変更音声信号が接続点NR2に生成される。更に、左耳用イヤホン40L側の第1入力端子41Lに入力されたLch音声信号SinLが、接続点NL1を介して、右耳用イヤホン40R側の第2イコライザ45Rへ入力される。第2イコライザ45Rでは、入力されたLch音声信号SinLを、接続点NR2からドライバユニット46Rの−側入力端子側へ供給する。すると、ドライバユニット46Rにおいて、変更音声信号と逆位相のLch音声信号LinLとが合成され、合成信号が生成される。
生成された合成信号は、右耳用イヤホン40R側のドライバユニット46Rによって音波に変換され、音導管47Rを経由してイヤーピース48Rから右耳孔へ放出される。
Similarly, in the
The generated combined signal is converted into a sound wave by the
(実施例2の詳細な動作)
図13は、図11の左耳用イヤホン40LにおいてLch音声信号SinLによるドライバユニット46Lの入力電圧Eoutを計算するための回路図である。
図13において、Zdはドライバユニット46Lのインピーダンス(抵抗で近似したもの)、インピーダンスZ1は第1イコライザ44Lのインピーダンス、Z2は第2イコライザ45Lのインピーダンスである。Lch音声信号SinL側の音源の内部抵抗及び導線抵抗の値は0とする。接地端子42LGと第2入力端子41Rとの間の破線は、Rch音源インピーダンス値=0による仮想ショートを示す。
回路定数は、例えば、以下の通りである。
Zd=32Ω
C1=4.7μF
R1=22Ω
C2=10μF
R2=33Ω
(Detailed operation of the second embodiment)
FIG. 13 is a circuit diagram for calculating the input voltage Eout of the
In FIG. 13, Zd is the impedance of the
The circuit constants are, for example, as follows.
Zd = 32Ω
C1 = 4.7 μF
R1 = 22Ω
C2 = 10 μF
R2 = 33Ω
図13に示すように、Lch音声信号SinLによる左耳用イヤホン40Lにおけるドライバユニット46Lの入力電圧Eoutについて説明する。
Lch音声信号SinLは、第1イコライザ44LのインピーダンスZ1により、実施例1と同様に高周波領域が増強の特性となる。Rch音声信号源のインピーダンスを0と仮定すれば、図13に示すように、第2入力端子41Rと接地端子42LGは、破線のように短絡される。そのため、第2イコライザ45LのインピーダンスZ2は、第1イコライザ44Lに対して並列接続となる。従って、Lch音声信号SinLの電圧をElin、第1イコライザ44LのインピーダンスZ1と第2イコライザ45LのインピーダンスZ2との並列接続をZ1//Z2と表せば、ドライバユニット46Lの入力電圧Eoutは、次式(3)のようになる。
Eout=[Zd/(Zd+(Z1//Z2))]*Elin (3)
As shown in FIG. 13, an input voltage Eout of the
As in the first embodiment, the Lch audio signal SinL has an enhancement characteristic in a high frequency region due to the impedance Z1 of the
Eout = [Zd / (Zd + (Z1 // Z2))] * Elin (3)
図14は、図11の左耳用イヤホン40LにおいてRch音声信号SinRが加えられたときのドライバユニット46Lへの逆位相入力電圧Eoutを計算するための回路図である。
図14において、Rch音声信号SinRによる左耳用イヤホン40Lにおけるドライバユニット46Lの入力電圧Eoutについて説明する。
Rch音声信号SinRは、第2イコライザ45Lを介して接続点NL2に至る。Lch音声信号源のインピーダンスを0と仮定すれば、図14に示すように、第1入力端子41Lと接地端子42LGは、破線のように短絡される。そのため、第1イコライザ44LのインピーダンスZ1は、ドライバユニット46LのインピーダンスZdに対して並列接続となる。従って、Rch音声信号SinRの電圧をErin、第1イコライザ44LのインピーダンスZ1とドライバユニット46LのインピーダンスZdの並列接続をZ1//Zdと表せば、ドライバユニット46Lの入力電圧Eoutは、次式(4)のようになる。
Eout=[Z1//Zd)/(Z2+(Z1//Zd))]*Erin (4)
ここで、Rch音声信号SinRの電圧Erinが、Lch音声信号SinLの電圧Elinに対して同相であっても、ドライバユニット46Lの入力電圧Eoutとしては逆相で加わる。
FIG. 14 is a circuit diagram for calculating the anti-phase input voltage Eout to the
In FIG. 14, the input voltage Eout of the
The Rch audio signal SinR reaches the connection point NL2 via the
Eout = [Z1 // Zd) / (Z2 + (Z1 // Zd))] * Erin (4)
Here, even if the voltage Erin of the Rch audio signal SinR is in phase with the voltage Elin of the Lch audio signal SinL, the input voltage Eout of the
図15は、図13の左耳用イヤホン40Lのドライバユニット46Lに掛かる入力電圧Eoutの周波数特性図であり、横軸は周波数(Hz)、及び縦軸は入力電圧Eout(dB)である。この図15では、式(3)の計算結果が示されている。
図15において、矢印43の波形では、図13中の第1入力端子41LにLch音声信号SinLを加えたときの、ドライバユニット46Lに掛かる入力電圧Eoutの周波数特性が示されている。ここで、第1入力端子41Lに加わるLch音声信号SinLに対して、第2入力端子41Rと接地端子42LGとの間のインピーダンスは0Ωと仮定する。
FIG. 15 is a frequency characteristic diagram of the input voltage Eout applied to the
15, the waveform of the
入力電圧Eoutは、周波数20Hzを基準としたとき、矢印43で示すように、周波数10kHz以上が相対的に4.5dB上昇している(即ち、相対的に高周波領域の感度が4.5dB上昇する)。これは、ドライバユニット46Lの振動系の質量が約60%になった状態に相当し、従来のようなドライバユニット側の改善では、現在のところでは略実現不可能な性能と言える。最近は大容量の積層セラミックコンデンサ等が開発され、図11中のRCの第1イコライザ44Lは、図25のLCのイコライザに比べ、十分に小さくできる。
つまり、図15の周波数特性では、矢印43に示すように、高周波領域が増強特性になっている。これは、図4のLchスピーカ20L(又はRchスピーカ20R)付近に定位する音波へのイコライザ特性となる。
When the input voltage Eout is based on the frequency of 20 Hz, as shown by an
That is, in the frequency characteristic of FIG. 15, as shown by the
図16は、図14の左耳用カナル型イヤホン40Lのドライバユニット46Lに逆位相で加えられるRch音声信号SinRの電圧(dB)の周波数特性を示す図である。この図16では、式(4)の計算結果が示されている。
図16において、矢印44で示すように、主に、中周波領域が増強特性になっている。
FIG. 16 is a diagram illustrating a frequency characteristic of a voltage (dB) of the Rch audio signal SinR applied to the
In FIG. 16, as indicated by an
図17は、図13及び図14の左耳用イヤホン40Lのドライバユニット46Lに掛かる入力電圧Eoutの周波数特性図であり、横軸は周波数(Hz)、及び縦軸は入力電圧ELout(dB)である。
図17において、矢印43の実線の波形は、図15と同一の波形である。矢印45の破線の波形は、図14中の第1、第2入力端子41L,41Rに同位相同レベルの音声信号SinL,SinRを加えたときの、ドライバユニット46Lに掛かる入力電圧Eoutの周波数特性を示す図である。ここで、第2入力端子41Rに加わる音声信号SinRに対して、第1入力端子41Lと接地端子42LGとの間のインピーダンスは0Ωと仮定する。
FIG. 17 is a frequency characteristic diagram of the input voltage Eout applied to the
17, the waveform of the solid line indicated by the
即ち、矢印45の波形は、矢印43の波形と図16の矢印44の波形とを、(矢印43−矢印44)で合成した波形である。矢印45の波形は、第1、第2入力端子41L,41Rに、同相同レベルの音声信号SinL,SinRが加えられた状態で、図4の正面中央の音像Fcに定位する音波へのイコライザ特性となる。このとき、上記で説明したように、ドライバユニット46Lにおいて、音声信号SinLに対して音声信号SinRが逆位相で加わっている。
低周波領域及び高周波領域への影響は少ないが、中周波領域が弱められる特性となっている。これにより、正面中央に定位する成分のうち、中周波領域(例えば、ボーカル域)が弱められる。
つまり、矢印45の波形は、正面中央に定位する音像Fcの低音(主にベース等)や高音(主にシンバル等)への影響は少なく、1kHz付近を弱めている。これは、正面中央の音像Fcの前方定位を狙っている。
That is, the waveform of the
Although the influence on the low frequency region and the high frequency region is small, the characteristic is such that the middle frequency region is weakened. As a result, of the components localized at the front center, the middle frequency region (for example, the vocal region) is weakened.
In other words, the waveform of the
図18は、図13及び図14の左耳用イヤホン40Lのドライバユニット46Lに掛かる入力電圧Eoutの周波数特性図であり、横軸は周波数(Hz)、及び縦軸は入力電圧Eout(dB)である。
図18において、矢印43の実線の波形は、図15と同一の波形である。矢印46の破線の波形では、図14中の第1、第2入力端子41L,41Rに、逆位相同レベルの音声信号SinL,SinRを加えたときの、ドライバユニット46Lに掛かる入力電圧Eoutの周波数特性が示されている。ここで、第2入力端子41Rに加わる音声信号SinRに対して、第1入力端子41Lと接地端子42LGとの間のインピーダンスは0Ωと仮定する。
FIG. 18 is a frequency characteristic diagram of the input voltage Eout applied to the
In FIG. 18, the waveform of the solid line indicated by the
即ち、矢印46の波形は、矢印43の特性に、図16の矢印44の信号を(矢印43+矢印44)で加えたときの合成特性の波形である。この矢印46の波形は、図11で説明したように、音声信号SinLと音声信号SinRとに逆相で振り分けられる成分、つまり、図5中のLchスピーカ20Lの外側に定位する成分の特性となる。このとき、上記で説明したように、ドライバユニット46Lにおいて、音声信号SinLに対して逆位相の音声信号SinRが加わるため、矢印46の波形のように音圧が上がっている。
低周波領域及び高周波領域への影響は少ないが、中周波領域が強められる特性となっている。Rch側ドライバユニット46Rも同様である。これにより、広がり感が増す。
That is, the waveform of the arrow 46 is a waveform of the combined characteristic when the signal of the
Although the influence on the low frequency region and the high frequency region is small, the characteristic is such that the middle frequency region is strengthened. The same applies to the Rch-
このように、図11のカナル型イヤホン40によれば、第1イコライザ44L,44Rにより、相対的な高周波領域の特性が改善される。更に、第2イコライザ45L,45Rにより、反対側のチャンネルの音声信号が逆位相で加えられるので、図4(図5も同じ)中の正面に定位する音像Fcのレベルが弱まるが、左側の音像Lsや右側の音像Rsのレベルは上がり、広がり感が増す。
As described above, according to the
(実施例2の実験結果)
図11のカナル型イヤホン40において、高周波領域の増強は4.5dB、正面ボーカルは−3dBのレベル低下を期待して、下記の回路定数により実験を行った。
回路定数は、例えば、Zd=32Ω、R1=22Ω、C1=4.7uF、R2=33Ω、C2=10uFである。
(Experimental result of Example 2)
In the
The circuit constants are, for example, Zd = 32Ω, R1 = 22Ω, C1 = 4.7 uF, R2 = 33Ω, and C2 = 10 uF.
図19〜図22は、実験結果を示す周波数特性図であり、横軸は周波数(Hz)、及び縦軸は音圧レベル(dB)である。
図19及び図20には、高周波領域の増強の効果が示されている。
図19の実線波形#1Lは、図11において第1イコライザ44L,44Rなしの特性、破線波形#2Lは、第1イコライザ44L,44Rありの特性である。
図20では、図19の破線波形#2Lと実線波形#1Lとの差の波形#2L−#1Lが示されている。高周波領域において測定誤差による乱れが見えるが、図15の高周波領域の増強の効果が認められる。
FIGS. 19 to 22 are frequency characteristic diagrams showing experimental results, in which the horizontal axis represents frequency (Hz) and the vertical axis represents sound pressure level (dB).
FIGS. 19 and 20 show the effect of enhancing the high frequency region.
The solid waveform # 1L in FIG. 19 is the characteristic without the
FIG. 20 shows a waveform # 2L- # 1L of a difference between the broken line waveform # 2L and the solid line waveform # 1L in FIG. Although the disturbance due to the measurement error can be seen in the high frequency region, the effect of enhancing the high frequency region in FIG. 15 is recognized.
図21及び図22には、同位相成分混入の効果が示されている。
図21の実線波形#7Lは、図11においてLch側ドライバユニット46Lだけに音声信号を供給したときのLch側ドライバユニット46Lの出力特性である。破線波形#7Rは、図11においてLch側ドライバユニット46LとRch側ドライバユニット46Rとに同時に音声信号を供給したときのLch側ドライバユニット46Lの出力特性である。
図22では、図21の破線波形#7Rと実線波形#7Lとの差の波形#7R−#7Lが示されている。計算値よりは小さいが、図17の同相成分による中周波領域の感度の低下が認められる。
21 and 22 show the effect of mixing the same phase components.
The solid line waveform # 7L in FIG. 21 is the output characteristic of the Lch
FIG. 22 shows a waveform # 7R- # 7L of the difference between the broken line waveform # 7R and the solid line waveform # 7L of FIG. Although smaller than the calculated value, a decrease in sensitivity in the middle frequency region due to the in-phase component in FIG. 17 is recognized.
以上の実験結果をまとめれば、図18の逆位相成分による出力特性は測定できないが、図19〜図22の実験結果から、図11のカナル型イヤホン40は、期待通りに動作していると思われる。試聴では、明らかな高周波領域の特性の改善と音場の広がりが認められた。
Summarizing the above experimental results, the output characteristics due to the anti-phase component in FIG. 18 cannot be measured. However, from the experimental results in FIGS. 19 to 22, the
(実施例2の効果)
本実施例2によれば、次の(a)〜(c)のような効果がある。
(a) 従来の図25の電気音響変換器では、ハウジング、ドライバユニット及び高域増強回路10等により音質を改善しているが、イヤホンは原理的に高周波領域の特性が低下する。これを従来のように、ドライバユニットで改善するのは、非常に難しい。これに対して本実施例2よれば、抵抗R1及び容量C1の並列回路により構成された第1イコライザ44L,44Rを設けているので、相対的ではあるが、高周波領域の特性を簡単に改善できる。改善量や改善特性も、容量C1及び抵抗R1の値で容易に変更及び調整ができる。
(Effect of Embodiment 2)
According to the second embodiment, the following effects (a) to (c) are obtained.
(A) In the conventional electro-acoustic transducer of FIG. 25, the sound quality is improved by the housing, the driver unit, the high-
(b) 従来のイヤホンでは、左耳用イヤホンには、Lch音声信号だけを供給し、右耳用イヤホンには、Rch音声信号だけを供給している。これに対して、本実施例2では、左耳用イヤホン40Lに、逆位相のRch音声信号を加え、右耳用イヤホン40Rに、逆位相のLch音声信号を加えているので、音場を調整することができる。この音場を調整する機能は、従来にはないものである。
(c) 音場の調整量や周波数特性も、第1、第2イコライザ44L,44R,45L,45Rの容量C1,C2と抵抗R1,R2の値で、容易に変更及び調整ができる。このように、容量C1,C2と抵抗R1,R2の値で変更及び調整できるので、従来のインダクタLと容量Cの値による変更及び調整に比べ、小型及び安価である。抵抗R1,R2及び容量C1,C2は、受動部品なので電源等を必要とせず、現在のモデルの性能(特性)改善が容易である。この場合、3線式の配線コード50が必要になるが、この製造も容易である。
(B) In the conventional earphone, only the Lch audio signal is supplied to the left earphone, and only the Rch audio signal is supplied to the right earphone. On the other hand, in the second embodiment, the opposite-phase Rch audio signal is added to the left-
(C) The adjustment amount and frequency characteristics of the sound field can be easily changed and adjusted by the values of the capacitances C1, C2 and the resistances R1, R2 of the first and
(実施例1、2の変形例)
本発明は、上記実施例1、2に限定されず、種々の利用形態や変形が可能である。この利用形態や変形例としては、例えば、次の(1)〜(4)のようなものがある。
(1) 実施例1では、カナル型イヤホン30のハウジング34内にイコライザ35を設けているが、このイコライザ35を、ハウジング34の外部に設けても良い。これにより、実施例1の(A)、(B)と略同様の効果が得られる。
(2) 実施例2では、カナル型イヤホン40のハウジング43L,43R内に第1、第2イコライザ44L,44R,45L,45Rを設けているが、このイコライザ44L,44R,45L,45Rを、ハウジング43L,43Rの外部に設けても良い。これにより、実施例2の(a)〜(c)と略同様の効果が得られる。
(Modification of Examples 1 and 2)
The present invention is not limited to the first and second embodiments, and various usage forms and modifications are possible. For example, there are the following (1) to (4) as examples of this use form and modified examples.
(1) In the first embodiment, the
(2) In the second embodiment, the first and
(3) 実施例1、2のカナル型イヤホン30,40,40L,40Rは、図1及び図11以外の構造及び電気回路に変更しても良い。例えば、イコライザ35,44L,44R,45L,45Rには、他の回路要素等を付加しても良い。又、図11のカナル型イヤホン40において、第1イコライザ44L,44R及び第2イコライザ45L,45Rの結線状態を変更し、第2イコライザ45L,45Rを、抵抗R1,R2及び容量C1,C2の直列回路に代えて、他の回路構成の位相反転回路を設けることも可能である。
(4) 本発明は、実施例1、2のカナル型イヤホン30,40,40L,40Rの他に、インナイヤー型イヤホン等の他の形状のイヤホンや、ヘッドホン等の電気音響変換器にも適用でき、実施例1、2と略同様の作用効果を奏することができる。
(3) The
(4) In addition to the canal-
30,40,40L,40R カナル型イヤホン
31 音源
32 入力端子
33,42LG,42RG 接地端子
34,43L,43R ハウジング
35 イコライザ
36,46L,46R ドライバユニット
37,47L,47R 音導管
38,48L,48R イヤーピース
41L,41R 第1、第2入力端子
44L,44R 第1イコライザ
45L,45R 第2イコライザ
50 配線コード
C,C1,C2 容量
R,R1,R2 抵抗
30, 40, 40L, 40R
Claims (6)
前記変更音声信号を音波に変換して使用者の耳へ出力するドライバユニットと、
を備え、
前記イコライザは、
抵抗R及び容量Cの並列回路により構成されたインピーダンスZを有し、
低周波領域では、下記の式(1)から求められる信号電圧降下Voにより前記音波の低域再生音圧を下げ、
Vo=R/(R+Zd) (1)
但し、Zd;ドライバユニットのインピーダンス(抵抗で表す。)
高周波領域では、前記容量Cにより、前記信号電圧降下Voをなくして、相対的に前記音波の高域再生音圧を上げる、
ことを特徴とする電気音響変換器。 An equalizer that receives any one of a stereo signal having a pair of left and right in-phase first audio signals and a second audio signal and changes the frequency characteristics of the audio signal to output a modified audio signal; ,
A driver unit that converts the changed voice signal into a sound wave and outputs the sound wave to a user's ear;
With
The equalizer is
Having an impedance Z constituted by a parallel circuit of a resistor R and a capacitor C,
In the low frequency region, the low-frequency reproduction sound pressure of the sound wave is reduced by the signal voltage drop Vo obtained from the following equation (1),
Vo = R / (R + Zd) (1)
Zd: impedance of the driver unit (represented by resistance)
In the high frequency region, the capacitance C eliminates the signal voltage drop Vo and relatively increases the high-frequency reproduction sound pressure of the sound wave.
An electroacoustic transducer characterized by the above.
Eout=[Zd/(Zd+Z)]*Ein (2)
但し、
Z=[R×(1/(jωC)]/[R+(1/(jωC))]
=R/(1+jωCR)
j;虚数単位(=√‐1)
f;周波数
ω;角周波数(=2πf) The electroacoustic transducer according to claim 1, wherein the input voltage Eout of the driver unit is represented by the following equation (2), where Ein is the voltage of the audio signal.
Eout = [Zd / (Zd + Z)] * Ein (2)
However,
Z = [R × (1 / (jωC)]] / [R + (1 / (jωC))]
= R / (1 + jωCR)
j; imaginary unit (= √-1)
f; frequency ω; angular frequency (= 2πf)
第2抵抗及び第2容量の直列回路により構成され、前記第2音声信号を入力し、前記第2音声信号を逆位相で前記変更音声信号に加える第2イコライザと、
前記変更音声信号と前記逆位相の第2音声信号との合成信号を音波に変換して使用者の耳へ出力するドライバユニットと、
を備えることを特徴とする電気音響変換器。 The first audio signal, which is formed by a parallel circuit of a first resistor and a first capacitor, is input to the first audio signal of a stereo signal having a pair of left and right in-phase first audio signals and a second audio signal. A first equalizer that changes the frequency characteristic of the first and generates a changed audio signal;
A second equalizer configured by a series circuit of a second resistor and a second capacitor, receiving the second audio signal, and adding the second audio signal to the changed audio signal in opposite phase;
A driver unit that converts a composite signal of the changed audio signal and the second audio signal having the opposite phase to a sound wave and outputs the sound wave to a user's ear;
An electroacoustic transducer, comprising:
左耳用電気音響変換器と右耳用電気音響変換器とを備える、
ことを特徴とする電気音響変換器。 The electroacoustic transducer according to claim 3 is
Comprising a left ear electroacoustic transducer and a right ear electroacoustic transducer,
An electroacoustic transducer characterized by the above.
ことを特徴とする請求項4記載の電気音響変換器。 The left ear electro-acoustic transducer and the right ear electro-acoustic transducer are connected to a wiring cord for inputting the stereo signal.
The electroacoustic transducer according to claim 4, wherein:
イヤホン又はヘッドホンである、
ことを特徴とする電気音響変換器。 The electroacoustic transducer according to any one of claims 1 to 5,
Earphones or headphones,
An electroacoustic transducer characterized by the above.
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