JP2020031427A - 音響装置及び音響システム - Google Patents

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義朗 平松
Yoshiro Hiramatsu
義朗 平松
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Abstract

【課題】ハウリングの発生を抑制できる補聴器を提供する。また、イヤホン又はヘッドホンから発せられる音におけるユーザ自身の声の音量が過大になりにくい補聴器を提供する。【解決手段】音響装置1は、筐体11のヘッド部111に収容されるイヤホンと、筐体11のテール部112の下端付近に収容される2つのマイクを備える。一方のマイクは主にユーザの前方から届く音を拾い、他方のマイクは主にユーザの後方から届く音を拾う。イヤホンと2つのマイクは各々、コード13内の導電性ケーブルを介してアンプユニットに接続されており、2つのマイクにより拾音された音を表す音信号は、アンプユニットにおいてミキシング等の音響処理を施され、増幅された後、イヤホンの音響ドライバに入力される。【選択図】図2

Description

本発明は音響装置に関する。
聴力を補う装置として、補聴器又は拾音器と呼ばれる音響装置(以下、便宜的に補聴器と拾音器を区別せずに「補聴器」という)がある。
補聴器に関する技術を開示した特許文献として、例えば特許文献1がある。特許文献1には、耳たぶに上から引っ掛けるタイプの補聴器が記載されている。特許文献1に記載の補聴器は、音響入口開口が気孔性材料で作られ、補聴器ハウジングの表面と同一面をなすように補聴器ハウジングの内部に取り付けられるカバー部材を有する点に特徴がある。特許文献1によれば、このカバー部材により、空気の動きに起因する干渉音が防止される。
特表2002−506335号公報
補聴器は外部の音をマイクで拾い、拾った音の信号をアンプで増幅し、増幅した音の信号でイヤホン又はヘッドホンの音響ドライバを駆動することによって、ユーザの耳に実際よりも大きな音量の音を供給する。このように、補聴器はマイクで拾った音を音響ドライバから発音する構成を備えるため、ハウリングが生じ易い。
また、マイクと音響ドライバが一体化されている補聴器の場合、マイクはユーザの耳周辺に配置されるため、ユーザの周囲の人の声よりも、それらの人よりマイクに近いユーザ自身の声を大きく拾う傾向がある。従って、何らかの対策が講じられなければ、周囲の人の声を聴き取るためにアンプの増幅率を高めると、アンプによって増幅されたユーザ自身の声が大きく聞こえすぎる、という問題がある。
上記の事情に鑑み、本発明は、ハウリングの発生を抑制できる補聴器を提供する。また、本発明は、イヤホン又はヘッドホンから発せられる音のうち、ユーザ自身の声の音量が過大になりにくい補聴器を提供する。
上記の課題に鑑み、本発明は、第1のマイクと、第2のマイクと、前記第1のマイク及び前記第2のマイクにより拾音された音を発音するイヤホンとを備える音響装置であって、マイクが最もよく拾う音の発生源に向かうベクトルを当該マイクの拾音軸とするとき、自装置がユーザの左右いずれかの耳に装着された状態において、前記第1のマイクの拾音軸は前記ユーザの前方に向かい、前記第2のマイクの拾音軸は前記ユーザの後方に向かう音響装置を第1の態様として提供する。
第1の態様に係る音響装置において、前記第1のマイクの感度と前記第2のマイクの感度が異なる、という構成が第2の態様として採用されてもよい。
第1又は第2の態様に係る音響装置において、前記第1のマイクの指向性と前記第2のマイクの指向性が異なる、という構成が第3の態様として採用されてもよい。
第1乃至第3のいずれかの態様に係る音響装置において、前記第1のマイクを収容する空間と前記第2のマイクを収容する空間を隔てる部材を備える、という構成が第4の態様として採用されてもよい。
第1乃至第4のいずれかの態様に係る音響装置において、自装置がユーザの左右いずれかの耳に装着された状態において、前記第1のマイクと前記第2のマイクの少なくとも一方の拾音軸が、前記ユーザから見て前後方向に水平に延びる基準線に対し角度をなす、という構成が第5の態様として採用されてもよい。
第1乃至第5のいずれかの態様に係る音響装置において、前記第1のマイクと前記第2のマイクを収容する筐体を備え、自装置がユーザの左右いずれかの耳に装着された状態において、前記筐体は前側面において前後方向に貫通する第1のマイク孔と、後側面において前後方向に貫通する第2のマイク孔を有する、という構成が第6の態様として採用されてもよい。
第6の態様に係る音響装置において、前記第1のマイク孔と前記第2のマイク孔を結ぶ直線が、前記ユーザから見て前後方向に水平に延びる基準線に対し角度をなす、という構成が第7の態様として採用されてもよい。
第6又は第7の態様に係る音響装置において、前記第1のマイク孔と前記第2のマイク孔の大きさ及び形状の少なくとも一方が異なる、という構成が第8の態様として採用されてもよい。
また、本発明は、第1乃至第8のいずれかの態様に係る音響装置と、前記音響装置の前記第1のマイクにより拾音された音を表す信号と、前記音響装置の前記第2のマイクにより拾音された音を表す信号をミキシングし、当該ミキシングにより生成した信号を増幅し、当該増幅により生成した信号を前記音響装置の前記イヤホンに対し出力するアンプユニットとを備える音響システムを第9の態様として提供する。
第9の態様に係る音響システムにおいて、前記アンプユニットは、前記音響装置の前記第1のマイクにより拾音された音を表す信号と、前記音響装置の前記第2のマイクにより拾音された音を表す信号を、1:1ではないミキシングバランスでミキシングする、という構成が第10の態様として採用されてもよい。
第9又は第10の態様に係る音響システムにおいて、前記アンプユニットは、前記音響装置の前記イヤホンに接続されている信号線と接続される第1のアースと、前記音響装置の前記第1のマイク及び前記音響装置の前記第2のマイクの少なくとも一方に接続されている信号線と接続され前記第1のアースと電気的に絶縁されている第2のアースを備える、という構成が第11の態様として採用されてもよい。
本発明によれば、ハウリングの発生を抑制できる補聴器が提供される。また、本発明によれば、イヤホン又はヘッドホンから発せられる音におけるユーザ自身の声の音量が過大になりにくい補聴器が提供される
一実施形態に係る音響装置の外観を示した図。 一実施形態に係る音響装置の外から見える構成部を説明するための図。 一実施形態に係る音響装置の筐体内に収容されている主要な構成部の配置を示した図。 一実施形態に係る音響装置の2つのマイクの距離が異なる例を示した図。 一実施形態に係る音響装置の2つのマイクのポーラパターンの組み合わせの例を示した図。 一実施形態に係る音響装置のイヤホンと2つのマイクの距離が異なる例を示した図。 一実施形態に係る音響装置のイヤホンのポーラパターンが異なる例を示した図。 一実施形態に係る音響装置の筐体内に配置される吸音素材の位置及び形状を例示した図。 一実施形態に係る音響装置の筐体が2つのマイクの各々を収容する空間を隔てる隔壁を有する例を示した図。 一実施形態に係る音響装置の2つのマイクの位置が異なる例を示した図。 一実施形態に係る音響装置の2つのマイクの拾音軸が水平方向に対し傾いている例を示した図。 一実施形態に係る音響装置の2つのマイク孔を結ぶ直線が水平方向に対し傾いている例を示した図。 一実施形態に係る音響装置の一方のマイク孔の大きさよりも他方のマイク孔の大きさが大きい例を示した図。
以下に本発明の一実施形態に係る音響装置1を説明する。図1は、音響装置1の外観を示した図である。音響装置1は右耳用と左耳用がある。図1に示す音響装置1は右耳用である。左耳用の音響装置1は右耳用の音響装置1と形状及び内部の構成の配置が左右対称である点を除き右耳用の音響装置1と同じ構成を備えるため、以下、右耳用の音響装置1の説明を行い、左耳用の音響装置1の説明は省略する。以下、単に「音響装置1」という場合、右耳用の音響装置1を意味する。また、音響装置1がユーザの耳に装着されている状態において、ユーザに正対する人から見える面を正面とし、音響装置1を装着している人にとっての上下左右を、音響装置1の上下左右とする。図1(A)は音響装置1を背面側から見た立体視図、図1(B)は音響装置1を左下方から見た立体視図、図1(C)は本体とイヤピースが分離された状態の音響装置1を右上後方から見た三次元形状を表す線図である。
図2は、音響装置1の外から見える構成部を説明するための図である。図2(A)は音響装置1の平面図、図2(B)は音響装置1の背面図、図2(C)は音響装置1の正面図、図2(D)は音響装置1の右側面図である。なお、図2において、音響装置1の本体とイヤピースは分離されているが、音響装置1が使用される際にはイヤピースは本体に取り付けられている。
音響装置1は、外から見える構成部として、筐体11と、イヤピース12と、コード13を備える。筐体11は、大まかに、イヤホンを収容するヘッド部111と、ヘッド部111から下方に延伸しその下端付近において2つのマイクを収容するテール部112に区分される。
ヘッド部111は、ユーザの耳孔に向かい突出した管状部1111を有する。管状部1111はイヤホンが発する音をユーザの耳孔内へと導く役割を果たす。イヤピース12は管状部1111に取り付けられており、音響装置1をユーザの耳に保持させる役割と、外界からユーザの耳孔内へ向かう音の音量を低減する役割とを果たす。
テール部112の下端付近の前側面には、筐体11の壁面を前後方向に貫通するマイク孔1121F(図2(C)参照)が設けられている。マイク孔1121Fは主にユーザの前方からユーザに届く音を筐体11内へ取り込む役割を果たす。また、テール部112の下端付近の後側面には、筐体11の壁面を前後方向に貫通するマイク孔1121B(図2(B)参照)が設けられている。マイク孔1121Bは主にユーザの後方からユーザに届く音を筐体11内へ取り込む役割を果たす。
図3は、筐体11内に収容されている音響装置1の主要な構成部の配置を示した図である。筐体11は、ヘッド部111にイヤホン14を収容している。また、筐体11は、テール部112の下端付近に、マイク15F(請求の範囲に記載の第1のマイクの一例)とマイク15B(請求の範囲に記載の第2のマイクの一例)を収容している。テール部112において、マイク15Fは前側、マイク15Bは後側に配置されている。本願において、マイクが最もよく拾う音の発生源に向かうベクトルを、そのマイクの「拾音軸」という。音響装置1がユーザの耳に装着された状態において、マイク15Fの拾音軸はユーザの前方に向かう。従って、マイク15Fは、主に、ユーザの前方からマイク孔1121Fを通って筐体11内に届く音を拾う。一方、マイク15Bの拾音軸はユーザの後方に向かう。従って、マイク15Bは、主に、ユーザの後方からマイク孔1121Bを通って筐体11内に届く音を拾う。
コード13は絶縁体で被覆された以下の6本の導電性ケーブルを束ねてさらに絶縁体等の素材で被覆したものである。
(1)イヤホン14の第1の信号線
(2)イヤホン14の第2の信号線
(3)マイク15Fのプラス信号線
(4)マイク15Fのマイナス信号線
(5)マイク15Bのプラス信号線
(6)マイク15Bのマイナス信号線
なお、1本の導電性ケーブルが上記の(4)と(6)を兼ねてもよい。その場合、コード13に含まれる導電性ケーブルの数は5本となる。
コード13に含まれる導電性ケーブルは、アンプユニット(図示略)に接続されている。アンプユニットは、マイク15Fにより拾音された音を表すアナログ信号と、マイク15Bにより拾音された音を表すアナログ信号をデジタル信号に変換し、それらのデジタル信号に対し、ミキシング等の音響処理を施して生成したデジタル信号をアナログ信号に再変換し、再変換により生成したアナログ信号を増幅し、増幅したアナログ信号をイヤホン14に対し出力する。なお、アナログ信号へ再変換の前に、デジタル信号に対し増幅の処理が行われてもよい。音響装置1とアンプユニットは音響システムを構成する。
上記の構成を備える音響装置1は、少なくとも以下のパラメータの1以上が、(a)ハウリングの低減、(b)イヤホン14から発せられる音における音響装置1を装着しているユーザ自身の声の音量の低減、という2つの観点から調整されている。
(A)マイク15Fとマイク15Bの間隔
(B)マイク15Fとマイク15Bの各々の感度
(C)マイク15Fが出力する音信号とマイク15Bが出力する音信号のミキシングバランス
(D)マイク15Fとマイク15Bの各々の指向性(ポーラパターンの形状)
(E)イヤホン14とマイク15F及びマイク15Bとの距離
(F)イヤホン14の指向性(ポーラパターンの形状)
(G)筐体11の素材
(H)筐体11内の空間を充填する充填材の素材
(I)筐体11の内側表面及び外側表面の各々を覆うコーティング材の素材
(J)コード13の被覆材の素材
(K)コード13に含まれる導電性ケーブルの被覆材の素材
(L)コード13に含まれる複数の導電性ケーブルの配置
(M)イヤピース12の素材
(N)イヤピース12の形状
(O)筐体11の形状
(P)マイク15Fとマイク15Bの位置
(Q)マイク15Fとマイク15Bの姿勢(傾き)
(R)マイク孔1121Fとマイク孔1121Bを結ぶ直線の傾き
(S)マイク孔1121Fとマイク孔1121Bの大きさ及び形状
また、音響装置1がハウリングを生じる原因の一つとして、イヤホン14とアンプユニットを接続している導電性ケーブルで伝達される音信号が電磁誘導によりマイク15F及びマイク15Bとアンプユニットを接続している導電性ケーブルに音信号を発生させることが考えられる。この電磁誘導を低減するために、アンプユニットは、上述した(2)イヤホン14の第2の信号線が接続される第1のアースと、(4)マイク15Fのマイナス信号線及び(6)マイク15Bの少なくとも一方のマイナス信号線が接続され、第1のアースと電気的に絶縁されている第2のアースを備えることが望ましい。
また、コード13に含まれる3組6本の導電性ケーブルの各々は、組毎に撚られたツイストペアケーブルとなっていることが望ましい。また、コード13に含まれる6本の導電性ケーブルの各々は、電磁漏れや干渉から信号を保護する保護シースで覆われたシールドケーブルであることが望ましい。
上記(A)に関し、一般的にマイク15Fとマイク15Bを離した方が、それらのマイクの各々が拾う音がよく分離される。図4は、マイク15Fとマイク15Bの距離が異なる例を示した図である。図4(B)の例においては、図4(A)の例におけるよりも、マイク15Fとマイク15Bの距離が大きい。
上記(B)に関し、マイク15Fとマイク15Bの感度は異なってよい。一般的に人間の耳には前方からの音の方が後方からの音よりも大きく聞こえる。従って、マイク15Fの感度を、マイク15Bの感度よりも高く調整することにより、イヤホン14から聞こえる音を、ユーザが自然な音と感じる音にすることができる場合がある。その場合、マイク15Fとマイク15Bの感度の比が、例えば3:2のようであればよい。
上記(C)に関し、アンプユニットが、マイク15Fが出力する音信号と、マイク15Bが出力する音信号をミキシングする際のミキシングバランスは1:1でなくてもよい。例えば、マイク15Fとマイク15Bの感度が同じ場合において、マイク15Fが出力する音信号と、マイク15Bが出力する音信号のミキシングバランスを、例えば3:2のようにすれば、ユーザに前方からの音の方が後方からの音よりも大きく聞こえ、自然な音と感じる場合がある。
上記(D)に関し、マイク15Fとマイク15Bの各々の指向性(ポーラパターンの形状)は異なってよい。図5は、マイク15Fとマイク15Bのポーラパターンの組み合わせの例を示した図である。図5(A)はマイク15FのポーラパターンP1とマイク15BのポーラパターンP2の形状が同じ場合を例示し、図5(B)はそれらが異なる場合を例示している。
上記(E)に関し、イヤホン14とマイク15F及びマイク15Bとの距離は、ハウリングの低減の観点からは距離が長い方が望ましい。ただし、その距離が長すぎると、マイク15F及びマイク15Bがユーザの口元に近づくため、イヤホン14から発せられるユーザ自身の声の音量の低減の観点からは望ましくない。従って、イヤホン14とマイク15F及びマイク15Bとの距離は、それらのバランスのよい距離に調整されることが望ましい。図6は、イヤホン14と、マイク15F及びマイク15Bの距離が異なる例を示した図である。図6(B)の例においては、図6(A)の例におけるよりも、イヤホン14と、マイク15F及びマイク15Bの距離が大きい。
上記(F)に関し、イヤホン14からユーザの耳孔に向かう方向における指向性が強く、他の方向における指向性が弱いと、イヤホン14から発せられる音がユーザによく聞こえ、マイク15F及びマイク15Bに拾われにくくハウリングを生じにくいため、望ましい。図7は、イヤホン14のポーラパターンP3が異なる例を示した図である。図7(B)の例においては、図7(A)の例におけるよりも、イヤホン14の発する音のユーザの耳孔に向かう方向における指向性が強く、他の方向における指向性が弱い。
上記(G)〜(K)に関し、音響装置1の構成部に用いられる素材は、ハウリングの低減の観点から、可能な限り吸音性が高く、音を伝達しにくい素材であることが望ましい。例えば、上記(H)に関し、筐体11内において、マイク15F及びマイク15Bがスポンジやゲル状素材のような吸音素材、又は、バネ等の音の伝達を妨げる部材によって支持されていてもよい。その際、それらの素材又は部材は、マイク15F及びマイク15Bがマイク孔1121F及びマイク孔1121Bを通って筐体11内に届く音の拾音を妨げないように配置される必要がある。また、上記(I)に関し、筐体11の内側表面及び外側表面の各々を覆うコーティング材は吸音塗料であることが望ましい。
図8は、筐体11内に配置される吸音素材16の位置及び形状を例示した図である。図8の例では、吸音素材16はマイク15Fとマイク15Bの間に壁(請求の範囲に記載の空間を隔てる部材の一例)を形成し、マイク15Fとマイク15Bの各々が拾う音の分離を促進している。吸音素材16に代えて、例えば筐体11の内側に設けられた隔壁により、マイク15Fとマイク15Bの各々が拾う音の分離が促進されてもよい。図9は、筐体11が、マイク15Fを収容する空間とマイク15Bを収容する空間を隔てる隔壁1112(請求の範囲に記載の空間を隔てる部材の他の一例)を有する例を示している。
上記(M)及び(N)に関し、イヤピース12の素材及び形状は、ハウリングの低減の観点から、遮音性が高く、装着性がよく、長時間の装着においても痛み等を生じにくいものが望ましい。そのようなイヤピース12の素材の例としては、ウレタンフォーム、シリコン等が挙げられる。また、そのようなイヤピース12の形状の例としては、図1及び図2に例示の単一ドーム形状の他、複数のドームが重ねられた形状等が挙げられる。
上記(P)に関し、マイク15Fとマイク15Bの位置は、ユーザが発する音声を過大に拾わないように、ユーザの口元から離れている方が望ましい。図10は、ユーザの口元の位置を基準位置とするマイク15Fとマイク15Bの位置が異なる例を示した図である。図10(B)の例においては、図10(A)の例におけるよりも、マイク15F及びマイク15Bがユーザの口元から離れている。
上記(Q)に関し、図1〜図3に示したマイク15Fは水平方向前方から届く音を最もよく拾う。すなわち、マイク15Fの拾音軸は水平方向前方である。また、図1〜図3に示したマイク15Bは水平方向後方から届く音を最もよく拾う。すなわち、マイク15Bの拾音軸は水平方向後方である。マイク15Fとマイク15Bの拾音軸はユーザから見て前後方向に水平に延びる線(以下、基準線)と平行である必要はない。
図11はマイク15Fとマイク15Bの拾音軸が基準線に対し角度をなす(すなわち、基準線に対し傾いている)例を示した図である。図11(A)の例では、マイク15Fの拾音軸A1は斜め上前方であり、マイク15Bの拾音軸A2は斜め上後方である。また、図11(B)の例では、マイク15Fの拾音軸A1は斜め上前方であり、マイク15Bの拾音軸A2は斜め下後方である。なお、図11の例は、基準線に対するマイク15F及びマイク15Bの拾音軸のチルト角が0でない場合を示しているが、これに加えて、又は代えて、基準線に対するマイク15F及びマイク15Bの拾音軸のパン角が0でなくてもよい。
上記(R)に関し、図1〜図3に示した音響装置1において、マイク孔1121Fとマイク孔1121Bを結ぶ直線は基準線と平行であり、基準線との間に角度をなさない。マイク孔1121Fとマイク孔1121Bを結ぶ直線は基準線に対し角度をなしてもよい。図12は、基準線に対し、マイク孔1121Fとマイク孔1121Bを結ぶ直線のチルト角がθ(0<θ<π)である例を示している。
上記(S)に関し、図1〜図3に示した音響装置1において、マイク孔1121Fとマイク孔1121Bの大きさと形状は同じである。マイク孔1121Fとマイク孔1121Bの大きさ及び形状の少なくとも一方が異なってよい。例えば、マイク15Fとマイク15Bの感度が同じであり、マイク孔1121Fが出力する音信号とマイク孔1121Bが出力する音信号のミキシングバランスが1:1である場合、マイク孔1121Bの大きさよりもマイク孔1121Fの大きさが大きいと、ユーザに前方からの音の方が後方からの音よりも大きく聞こえ、自然な音と感じる場合がある。図13は、マイク孔1121Bの大きさよりもマイク孔1121Fの大きさが大きい例を示している。
1…音響装置、11…筐体、12…イヤピース、13…コード、14…イヤホン、15F・15B…マイク、16…吸音素材、111…ヘッド部、112…テール部、1111…管状部、1112…隔壁、1121F・1121B…マイク孔。

Claims (11)

  1. 第1のマイクと、
    第2のマイクと、
    前記第1のマイク及び前記第2のマイクにより拾音された音を発音するイヤホンと
    を備える音響装置であって、
    マイクが最もよく拾う音の発生源に向かうベクトルを当該マイクの拾音軸とするとき、
    自装置がユーザの左右いずれかの耳に装着された状態において、前記第1のマイクの拾音軸は前記ユーザの前方に向かい、前記第2のマイクの拾音軸は前記ユーザの後方に向かう
    音響装置。
  2. 前記第1のマイクの感度と前記第2のマイクの感度が異なる
    請求項1に記載の音響装置。
  3. 前記第1のマイクの指向性と前記第2のマイクの指向性が異なる
    請求項1又は2に記載の音響装置。
  4. 前記第1のマイクを収容する空間と前記第2のマイクを収容する空間を隔てる部材を備える
    請求項1乃至3のいずれか1項に記載の音響装置。
  5. 自装置がユーザの左右いずれかの耳に装着された状態において、前記第1のマイクと前記第2のマイクの少なくとも一方の拾音軸が、前記ユーザから見て前後方向に水平に延びる基準線に対し角度をなす
    請求項1乃至4のいずれか1項に記載の音響装置。
  6. 前記第1のマイクと前記第2のマイクを収容する筐体を備え、
    自装置がユーザの左右いずれかの耳に装着された状態において、前記筐体は前側面において前後方向に貫通する第1のマイク孔と、後側面において前後方向に貫通する第2のマイク孔を有する
    請求項1乃至5のいずれか1項に記載の音響装置。
  7. 前記第1のマイク孔と前記第2のマイク孔を結ぶ直線が、前記ユーザから見て前後方向に水平に延びる基準線に対し角度をなす
    請求項6に記載の音響装置。
  8. 前記第1のマイク孔と前記第2のマイク孔の大きさ及び形状の少なくとも一方が異なる
    請求項6又は7に記載の音響装置。
  9. 請求項1乃至8のいずれか1項に記載の音響装置と、
    前記音響装置の前記第1のマイクにより拾音された音を表す信号と、前記音響装置の前記第2のマイクにより拾音された音を表す信号をミキシングし、当該ミキシングにより生成した信号を増幅し、当該増幅により生成した信号を前記音響装置の前記イヤホンに対し出力するアンプユニットと
    を備える音響システム。
  10. 前記アンプユニットは、前記音響装置の前記第1のマイクにより拾音された音を表す信号と、前記音響装置の前記第2のマイクにより拾音された音を表す信号を、1:1ではないミキシングバランスでミキシングする
    請求項9に記載の音響システム。
  11. 前記アンプユニットは、前記音響装置の前記イヤホンに接続されている信号線と接続される第1のアースと、前記音響装置の前記第1のマイク及び前記音響装置の前記第2のマイクの少なくとも一方に接続されている信号線と接続され前記第1のアースと電気的に絶縁されている第2のアースを備える
    請求項9又は10に記載の音響システム。
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