JP2867461B2 - 騒音低減ヘッドホン - Google Patents

騒音低減ヘッドホン

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JP2867461B2 JP1234186A JP23418689A JP2867461B2 JP 2867461 B2 JP2867461 B2 JP 2867461B2 JP 1234186 A JP1234186 A JP 1234186A JP 23418689 A JP23418689 A JP 23418689A JP 2867461 B2 JP2867461 B2 JP 2867461B2
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    • H04RLOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、外部騒音が激しい場所で使用して好適な
騒音低減ヘッドホンに関する。
〔発明の概要〕
この発明は、外部騒音が激しい場所で使用して好適な
騒音低減ヘッドホンにおいて、装着時においてヘッドホ
ンと耳道との間に位置する第2のマイクロホンの出力を
用いて、装着時において耳の近傍に設けられ外部騒音を
収音する第1のマイクロホンからヘッドホンまでの伝達
特性を、外部騒音が耳道に到達するまでの伝達特性に同
定することにより、ヘッドホンの装着の仕方に係わら
ず、外部騒音を低減できるようにしたものである。
〔従来の技術〕
外部騒音の激しい場所で携帯用ヘッドホンプレーヤ等
からの再生信号をヘッドホンで聴取する場合、外部騒音
が激しいと再生信号が聞き取り難いため、従来、ユーザ
ーは、ボリュームを必要以上に上げて聴取を行ってい
る。しかしながら、携帯用ヘッドホンのボリュームを必
要以上に上げて聴取を行っていては、周囲のこの再生音
が漏れて迷惑になったり、また、聴覚に支障をきたした
りする。
また、ヘリコプタや飛行機の操縦士が管制塔と交信を
行う場合、コックピット内は激しい騒音にさらされてい
るため、交信内容が聞き取り難い場合がある。このた
め、ヘリコプタや飛行機の操縦士は、所謂耳当て型のヘ
ッドホンを用いて交信を行っている。耳当て型のヘッド
ホンは、ヘッドホンカップを側頭部に押し付け、側頭部
とヘッドホンカップとの間隙から外部騒音が入ってこな
いようにしたものである。ところが、耳当て型のヘッド
ホンは、ヘッドホンカップを側頭部に強く押し当てて使
用されるため、長時間装着すると、頭部に圧迫感が生じ
る。耳当て型のヘッドホンは、ヘッドホン自体も大き
く、且つ、重いものである。このため、長時間の使用に
は耐え難いものである。
そこで、本願発明者は、耳の近傍に外部からの騒音を
収音するマイクロホンを配置し、このマイクロホンの出
力を騒音成分が耳道に到達するまでの周波数特性と同じ
周波数特性で且つ位相を反転させるような特性の制御回
路によりイコライズし、これに適当なゲインをもったア
ンプを介してヘッドホンに供給することにより、外部か
らの騒音成分を打ち消すようにした騒音低減ヘッドホン
を提案している。
第4図は、このような従来の騒音低減ヘッドホンの一
例を示すものである。
第4図において、ヘッドホン51の外筐にマイクロホン
52が取り付けられる。マイクロホン52は、ヘッドホン51
の外筐に取り付けられているので、ヘッドホン52を耳53
に装着すると、マイクロホン52では耳53の近傍に達する
外部騒音N1が収音される。
マイクロホン52の出力が制御回路54に供給される。制
御回路54は、外部騒音N1が耳道53Aに到達するまでの音
響的な周波数特性に対応し、且つ、外部騒音の位相を反
転させた周波数特性及び位相特性を実現するためのもの
である。制御回路54からの出力信号は、所定ゲインを有
するアンプ55により増幅され、ヘッドホン51に供給され
る。
このような構成とすると、外部騒音が打ち消される。
このことを、第5図のブロック線図を参照して説明す
る。
第5図は、第4図に示す構成を周波数領域の伝達関数
を用いたブロック線図で示したものである。第5図にお
いて、ヘッドホン51の伝達関数をH51とし、マイクロホ
ン52の伝達関数をM52とし、制御回路54の伝達関数をγ
54とし、アンプ55の伝達関数をA55とする。入力端子61
が外部騒音N1の入力端子に対応し、出力端子62が耳道53
Aに出力する音響出力端子に対応する。
入力端子61からの外部騒音N1は、耳道53Aに到達され
るとともに、マイクロホン52で収音される。マイクロホ
ン52で収音された騒音N1は、制御回路54、アンプ55を介
してヘッドホン51に供給されるので、ヘッドホン51の出
力の音圧P51は、 P51=N1・M52γ54A55H51 となる。そして、耳道53Aで、ヘッドホン51の出力と耳
道53Aに到達する外部騒音N1とが音響的に加算される。
耳道53Aに到達する外部騒音の遮音特性59の伝達関数をF
59とする。ヘッドホン51の出力と耳道53Aに到達する外
部騒音N1とが音響的に加算されることが、第5図におい
て加算点63で示されている。したがって、音響出力端子
62の音圧P52は、 P52=N1・M52γ54A55H51+N1・F59 =N1(M52γ54A55H51+F59) となる。
ここで、外部騒音が聞こえないようにするには、上式
において音響出力端子62からの出力P52を0にすれば良
い。すなわち、制御回路54の伝達関数γ54を、 M52γ54A55H51+F59=0 γ54=−F59/M52A55H51 という特性にすれば良い。
〔発明が解決しようとする課題〕
このような構成とすることにより、外部騒音を打ち消
すことが原理的に可能である。ヘッドホン51としては、
密閉型のヘッドホンでも、オープンエア型のヘッドホン
でも、インナー型のヘッドホンでも良い。
ところが、第4図に示す従来の騒音低減ヘッドホンで
は、制御回路54の伝達関数γ54が固定されている。この
ため、ヘッドホン51をかけ直したり、他の人が使用した
場合に、満足できる騒音低減特性が得られないことがあ
るという問題がある。
つまり、ヘッドホン51の伝達関数H51は、ヘッドホン5
1の装着の仕方や耳53の形状により変わってくる。ヘッ
ドホン51の伝達関数H51が変われば、外部騒音を聞こえ
なくするための制御回路54の伝達関数γ54が変わってく
る。特に、ヘッドホン51としてオープンエア型のヘッド
ホンやインナー型のヘッドホンを用いる場合には、ヘッ
ドホン51の装着の仕方や耳53の形状による伝達関数H51
の変化が大きい。したがって、十分な騒音低減特性を得
るためには、ヘッドホン51の装着の仕方や耳53の形状に
応じて、制御回路54の伝達関数γ54を可変させる必要が
ある。
したがって、この発明の目的は、ヘッドホンの装着の
仕方等によりヘッドホンの伝達特性が変化しても、十分
な騒音低減特性が得られる騒音低減ヘッドホンを提供す
ることにある。
〔課題を解決するための手段〕
この発明は、装着時において耳の近傍に設けられ、外
部騒音を収音する第1の音響−電気変換手段2と、装着
時において耳の近傍に設けられ、耳道に音を出力する電
気−音響変換手段1と、装着時において電気−音響変換
手段1と耳道との間に位置する第2の音響−電気変換手
段3と、第1の音響−電気変換手段2から電気−音響変
換手段1までの伝達特性を、外部騒音が耳道に到達する
までの伝達特性に同定する手段5とを備えてなる騒音低
減ヘッドホンである。
〔作用〕
適応処理システム5によりマイクロホン2からヘッド
ホン1までの伝達系が外部騒音Nが耳道4Aに入射する時
の遮音特性と同様な特性となるように同定される。この
ため、耳道4A内の騒音成分を打ち消すことができる。こ
のように、適応処理システム5は、常に、外部騒音Nが
耳道4Aに入射する時の遮音特性と同様な特性となるよう
に同定されるので、ヘッドホン1の装着の仕方が変わっ
ても、遮音特性が悪化しない。
〔実施例〕
以下、この発明の一実施例について図面を参照して説
明する。
第1図はこの発明の一実施例を示すものである。第1
図において、ヘッドホン1の外筐にマイクロホン2が取
り付けられる。これとともに、ヘッドホン1の内側には
マイクロホン3が取り付けられる。ヘッドホン1が耳3
に装着された状態では、マイクロホン2では外部騒音N
が収音され、マイクロホン3では耳道4A内の音が収音さ
れる。
マイクロホン2の出力が適応処理システム5に供給さ
れる。適応処理システム5により、マイクロホン2から
ヘッドホン1までの伝達特性が外部騒音Nが耳道4Aに到
達するまでの伝達特性と同様な特性となるように同定さ
れる。適応処理システム5の出力がアンプ6を介してヘ
ッドホン1に供給される。ヘッドホン1により、アンプ
6の出力信号が音に変換され、この音が耳道4Aに供給さ
れる。耳道4A内には、外部から騒音Nが入ってくるが、
適応処理システム5の働きにより、この騒音成分が最小
になるように制御される。
すなわち、この発明の一実施例は、第2図に示すよう
な閉ループ適応システムを実現して、騒音成分を除去す
るものである。第2図において、適応システム11は、シ
ステム12の特性と同様に動作するように試みる。すなわ
ち、信号Sが適応システム11とシステム12に供給され
る。減算器13で、適応システム11の出力yとシステム12
の出力dとの誤差ε(ε=d−y)が求められる。適応
システム11は、この誤差分εが最小となるように収束さ
れる。適応が完了した後には、システム12の伝達関数が
適応システム11の伝達関数と等しいという意味で、シス
テムは同定される。
この実施例は、第2図に示すような系において、信号
Sを外部騒音Nとし、誤差分εを耳道4Aでの音圧とし、
システム12を外部騒音Nが耳道4Aに到達する間の伝達特
性とし、適応システム11をマイクロホン2からヘッドホ
ン1までの伝達系としたものである。誤差分εに対応す
る耳道4Aの音圧は、マイクロホン3で検出され、このマ
イクロホン3の出力に基づいて適応処理システム5が制
御される。これにより、耳道4Aでの騒音成分の音圧が最
小となる。
第3図は、第1図に示す構成を周波数領域の伝達関数
を用いたブロック線図で示したものである。第3図にお
いて、入力端子21が外部騒音Nの入力端子に対応し、出
力端子22が耳道4Aに伝わる音響出力端子に対応する。
入力端子21から外部騒音Nが入ってくる。こ外部騒音
Nは、伝達関数がM2のマイクロホン2で収音されるとと
もに、伝達関数がF20の遮音特性20を介して耳道4Aに到
達する。マイクロホン2で収音された騒音Nは、適応処
理システム5を構成する制御回路5Aを介して伝達関数が
A6のアンプ6に供給される。制御回路5Aの伝達関数は、
−γとされる。アンプ6の出力が伝達関数がH1のヘッ
ドホン1に供給される。ヘッドホン1の出力が耳道4Aに
供給され、耳道4Aで、遮音特性20を介された外部騒音と
音響的に加算される。この音響的な加算が加算点23で示
される。
耳道4A内の音が伝達関数がM3のマイクロホン3で収音
される。このマイクロホン3の出力が適応処理システム
5を構成する適応処理プロセッサ5Bに供給される。適応
処理プロセッサ5Bの出力により、制御回路5Aの伝達関数
が制御される。これにより、遮音特性20の伝達関数F20
と、マイクロホン2、制御回路5A、アンプ6、ヘッドホ
ン1の間の伝達系の伝達関数(M2γ5A6H1)とが等しく
なる。
なお、アンプ6の出力と例えば携帯用ヘッドホンプレ
ーヤの再生信号とを加算してヘッドホン1に供給するよ
うにすれば、外部騒音を除去して、携帯用ヘッドホンプ
レーヤの再生音だけを聞くことができる。
〔発明の効果〕
この発明によれば、適応処理システム5により、マイ
クロホン2からヘッドホン1までの伝達特性が外部騒音
が耳道4Aに入射する時の騒音特性と同様な特性となるよ
うに同定される。このため、耳道4A内の騒音成分を打ち
消すことができる。このように、適応処理システム5
は、常に、騒音が耳道4Aに入射する時の遮音特性と同様
な特性となるように同定されるので、ヘッドホン1の装
着の仕方が変わっても、遮音特性が悪化しない。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例のブロック図,第2図は適
応システムの説明に用いるブロック線図,第3図はこの
発明の一実施例の説明に用いるブロック線図,第4図は
従来の騒音低減ヘッドホンの一例のブロック図,第5図
は従来の騒音低減ヘッドホンの一例の説明に用いるブロ
ック線図である。 図面における主要な符号の説明 1:ヘッドホン,2,3:マイクロホン,5:適応システム。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭57−91096(JP,A) 特開 昭61−296392(JP,A) 特開 昭62−9397(JP,A) 特開 昭63−296599(JP,A) 特表 昭63−503186(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H04R 3/00 320 H04R 1/10 101 G10K 11/16

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】装着時において耳の近傍に設けられ、外部
    騒音を収音する第1の音響−電気変換手段と、 装着時において耳の近傍に設けられ、耳道に音を出力す
    る電気−音響変換手段と、 装着時において上記電気−音響変換手段と耳道との間に
    位置する第2の音響−電気変換手段と、 上記第2の音響−電気変換手段の出力が供給され、この
    第2の音響−電気変換手段の出力により、上記第1の音
    響−電気変換手段から上記電気−音響変換手段までの伝
    達特性を、外部騒音が耳道に到達するまでの伝達特性に
    同定する手段 とを備えてなる騒音低減ヘッドホン。
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