JP3097340B2 - ヘッドホン装置 - Google Patents

ヘッドホン装置

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JP3097340B2
JP3097340B2 JP04220398A JP22039892A JP3097340B2 JP 3097340 B2 JP3097340 B2 JP 3097340B2 JP 04220398 A JP04220398 A JP 04220398A JP 22039892 A JP22039892 A JP 22039892A JP 3097340 B2 JP3097340 B2 JP 3097340B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ヘッドホン装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】ヘッドホン装置として、外部の音を電気
的に遮蔽する機能を有するものが開発されている。この
ようなヘッドホン装置は、例えば左右の耳に装着される
小型のスピーカユニットの背面側にマイクを取付け、こ
のマイクが拾った音声信号をスピーカユニットの入力側
に逆位相でフィードバックさせ、スピーカユニットから
再生させるものである。このようにしたことで、逆位相
でフィードバックされて再生される音が、外部から耳に
伝わる音を打ち消すように作用し、耳には外部からの騒
音が聞こえないようになる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが、このように
構成された外部音遮蔽用ヘッドホンは、フィードバック
用の信号を拾うマイクがスピーカユニットの背面側にあ
るため、耳に伝わる音以外のノイズを拾うことがあり、
例えば耳の近くで動くもの（手など）の風切り音声をマ
イクが音として拾う場合があり、このノイズの影響でフ
ィードバックされる信号が耳に伝わる音に対し、完全に
逆位相にはならず、不要な音がスピーカユニットから再
生されて耳に伝わってしまう不都合があった。
【０００４】このため、圧力型ヘッドホンと称されるい
わゆる密閉型のヘッドホン装置のスピーカユニットの前
方に、フィードバックさせる信号を拾うマイクを取付け
たものが開発されている。この密閉型のヘッドホン装置
の場合には、耳とスピーカユニットとの間の空間が遮音
性の高いイヤーパッドにより外部と遮断され、この遮断
された空間内にフィードバックさせる信号を拾うマイク
があるので、外部の不要なノイズをマイクが拾うおそれ
がなく、耳に伝わる外部の騒音だけがフィードバックさ
れてキャンセルされるようになり、効率の良い外部音遮
蔽ができる。
【０００５】ところが、このような密閉型のヘッドホン
装置を外部音遮蔽用ヘッドホンとして構成した場合に
は、長時間の使用が困難である不都合があった。即ち、
密閉型のヘッドホン装置は、イヤーパッドにより外部と
遮断された状態で使用されるので、イヤーパッドが比較
的強い圧力で耳側に押しつけられるようにしてあり、装
着感が悪く、長時間連続して使用するのは困難である。
また、密閉型のヘッドホン装置を外部音遮蔽用ヘッドホ
ンとして構成して、外部の音を完全に遮蔽するようにす
ると、周囲にいる人などが話す言葉なども全く聞こえな
くなり、使用状態によっては危険である場合が存在す
る。
【０００６】例えば、航空機の機内でこのような外部音
遮蔽用ヘッドホンを使用して、飛行中にエンジン音が聞
こえなくなるようにする使用状態を考えると、飛行時間
が数時間にも及ぶ場合には、密閉型のヘッドホン装置で
は長時間の連続使用が困難であるので好ましくないと共
に、機内で放送される警告音なども遮蔽されるので、何
らかの非常事態が発生したときには、このヘッドホン装
置の装着が妨げになって非常事態に対する対処が遅れて
しまう可能性があり、安全上問題があった。
【０００７】本発明はかかる点に鑑み、長時間の使用に
も耐えうる装着感が得られると共に、外部の最低限必要
な音だけは聞こえる外部音遮蔽用ヘッドホンを提供する
ことを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
【０００９】本発明は、例えば図１に示すように、オー
プンエアー型の収納部材に収納されたスピーカユニット
２３と、このスピーカユニット２３の前面に配置された
マイク２８と、このマイク２８が拾った音声信号の高域
を低減するフィルタ５とを設け、このフィルタ５の出力
をスピーカユニット２３にフィードバックすると共に、
入力音声信号をフィルタ５とほぼ逆の特性を有するイコ
ライザ２を介してフィードバックされる信号に加算し
て、スピーカユニット２３から出力させるようにしたも
のである。
【００１０】また、この場合にフィルタ５の前段で、イ
コライザ２の出力をフィードバック信号に加算するよう
にしたものである。
【００１１】また、この場合にフィルタ５の後段で、イ
コライザ２の出力をフィードバック信号に加算するよう
にしたものである。
【００１２】また、この場合にスピーカユニット２３の
駆動回路（アンプ４，６など）の駆動電源が所定電位以
下に低下したとき、入力音声信号を直接スピーカユニッ
ト２３に供給するスルー回路７を設けたものである。
【００１３】
【作用】
【００１４】本発明によると、オープンエアー型にヘッ
ドホン装置が構成された上で、フィルタで高域を低減す
ると共に、入力音声信号をフィルタとほぼ逆の特性を有
するイコライザを介してフィードバックされる信号に加
算して、スピーカユニットから出力させるようにしたこ
とで、入力音声信号はほぼ周波数特性がフラットな状態
でスピーカユニットから出力され、音楽などが良好に再
生されると共に、話し声などの比較的高域の音声はフィ
ードバック信号でキャンセルされなくなり、最低限必要
な音はヘッドホン装置の装着者に聞こえるようになる。
【００１５】また、この場合にスピーカユニットの駆動
回路の駆動電源が所定電位以下に低下したとき、入力音
声信号を直接スピーカユニットに供給するスルー回路を
設けたことで、この装置による外部音のキャンセル機能
が働かない場合には、入力音声信号が再生される通常の
ヘッドホン装置として使用できる。
【００１６】
【実施例】以下、本発明の一実施例を添付図面を参照し
て説明する。
【００１７】本例においては、航空機などの乗物内で使
用するヘッドホン装置として構成したもので、まず図２
に本例のヘッドホン装置の全体構成を示すと、図中１０
はヘッドホン装置全体を示し、このヘッドホン装置１０
はヘヤーバンド１１の両端に左右のスピーカ装置２０
Ｌ，２０Ｒが取付けられて構成されるもので、各スピー
カ装置２０Ｌ，２０Ｒはオープンエアー型のヘッドホン
として構成されている。そして、各スピーカ装置２０
Ｌ，２０Ｒから引き出された信号線１２Ｌ，１２Ｒが、
バッテリケース４０に接続され、このバッテリケース４
０内に収納されたバッテリから各スピーカ装置２０Ｌ，
２０Ｒに駆動用電源が供給される。このバッテリケース
４０には、電源スイッチ４０とパイロットランプ４２と
が設けてある。そして、バッテリケース４０から引き出
された信号線４３の先端にプラグ４４が取付けられ、こ
のプラグ４４を各乗客の座席に取付けられたステレオ音
声信号出力ジャックに接続する。そして、このステレオ
音声信号出力端子から出力される音声信号を、信号線４
３，１２Ｌ，１２Ｒを介して左右のスピーカ装置２０
Ｌ，２０Ｒに供給し、各スピーカ装置２０Ｌ，２０Ｒ内
のスピーカユニットから再生させる。なお、信号線１２
Ｌ，１２Ｒとしては、音声信号伝送線と電源供給線とが
組み込まれている。
【００１８】そして、各スピーカ装置２０Ｌ，２０Ｒ
は、図３及び図４に示すように構成される。即ち、図４
に示すように合成樹脂製のケース２１及び２２を接合し
て構成される筐体のほぼ中央部に小型のスピーカユニッ
ト２３が配置され、このスピーカユニット２３に取付け
られた振動板２４がボイスコイルなどの磁気回路（図示
せず）による駆動で振動して得られる音が、前面側のプ
ロテクタ２５に設けられた透孔２６を介して前面側に出
力される。そして、図３に示すようにプロテクタ２５の
前面側の周囲には、高気密性弾性体２７が環状に取付け
てあり、この高気密性弾性体２７の下部の切欠き部２７
ａに小型のマイク２８が配置してある。このマイク２８
は、例えば全指向性のものが使用される。
【００１９】そして、このマイク２８や高気密性弾性体
２７を覆うように、各スピーカ装置２０Ｌ，２０Ｒの前
面側にイヤーパッド２９が取付けられるようにしてあ
る。このイヤーパッド２９は、比較的密度の低いスポン
ジなどの通気性のある弾性体で構成され、スピーカユニ
ット２３から出力される音の透過を妨げない材質として
ある。このように各スピーカ装置２０Ｌ，２０Ｒの前面
側を覆うようにイヤーパッド２９が取付けられること
で、このヘッドホン装置１０はスピーカユニット２３と
耳との間が密閉されないオープンエアー型のヘッドホン
（即ち速度型のヘッドホン）として構成される。また、
スピーカユニット２３の背面側には、回路基板３１がネ
ジ３０により取付けてあり、この回路基板３１上に外部
音をキャンセルするための回路が組んである。
【００２０】次に、この回路構成を図１に示すと、ヘッ
ドホン装置から引き出された信号線１２Ｌ，１２Ｒを介
して外部のオーディオ機器から得られる左チャンネル又
は右チャンネルの音声信号を、音声信号入力端子１に供
給する。そして、この入力端子１に得られる音声信号
を、イコライザ２を介して加算器３に供給する。このイ
コライザ２は、図５のＡに示すように約１ｋＨｚ以上の
高域を持ち上げるように構成されたもので、後述するフ
ィルタ５とほぼ逆の特性とされる。
【００２１】そして、マイク２８が拾って出力する音声
信号を加算器３に供給し、イコライザ２の出力と加算す
る。この場合、マイク２８側から供給される音声信号
は、イコライザ２側から供給される音声信号に対し極性
が逆になるように加算する。そして、加算信号を入力ア
ンプ４を介してフィルタ５に供給する。このフィルタ５
は、図５のＢに示すように約１ｋＨｚ以上の高域を所定
レベル低減させるフィルタで、イコライザ２とほぼ逆の
特性とされる。
【００２２】そして、このフィルタ５の出力を、出力ア
ンプ６を介してスピーカユニット２３に供給し、スピー
カユニット２３の振動板２４を供給される音声信号によ
り振動させて音声を出力させる。なお、入力アンプ４，
出力アンプ６などの作動用電源を必要とする回路は、バ
ッテリケース４０から信号線１２Ｌ又は１２Ｒを介して
供給される電源の供給を受けるようにしてある。
【００２３】また、入力端子１に得られる音声信号は、
スルー回路７を介してスピーカユニット２３側に供給す
るようにしてある。このスルー回路７は、抵抗器Ｒ１，
Ｒ２，Ｒ３が直列に接続してあり、入力端子１に得られ
る音声信号が抵抗器Ｒ１側に供給され、抵抗器Ｒ３から
出力される音声信号がスピーカユニット２３側に供給さ
れるようにしてある。そして、抵抗器Ｒ１と抵抗器Ｒ２
との接続中点が、接続スイッチＳＷ１を介して接地さ
れ、抵抗器Ｒ２と抵抗器Ｒ３との接続中点が、接続スイ
ッチＳＷ２を介して接地されるようにしてある。そし
て、このスイッチＳＷ１，ＳＷ２は、バッテリケース４
０から信号線１２Ｌ又は１２Ｒで供給される電源の電位
により制御される。即ち、各スピーカ装置２０Ｌ，２０
Ｒは、このバッテリケース４０から供給される電源の電
位を検出する回路（図示せず）を有し、この回路で電位
が各回路を作動させるのが困難なレベルに低下したこと
を検出したとき、両スイッチＳＷ１，ＳＷ２を接続状態
にさせる。
【００２４】なお、スイッチＳＷ１，ＳＷ２は半導体ス
イッチで構成され、このスイッチの作動用の電源が得ら
れない状態ではスイッチＳＷ１，ＳＷ２が接続状態を維
持するように構成してある。
【００２５】このようにスルー回路７が構成されること
で、両スイッチＳＷ１，ＳＷ２が接続状態である場合に
は、入力端子１とスピーカユニット２３との間が切り離
されるように作用し、入力端子１に得られる音声信号
が、イコライザ２から出力アンプ６までの回路を通過し
てからスピーカユニット２３に供給されるようになる。
また、両スイッチＳＷ１，ＳＷ２が非接続状態である場
合には、入力端子１とスピーカユニット２３とが、抵抗
器Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３を介して直接接続されることにな
る。
【００２６】なお、本例の場合には図１に示す回路は、
左右のスピーカ装置２０Ｌ，２０Ｒのそれぞれに組まれ
ていて、１台のヘッドホン装置で図１に示す回路が左右
２組用意されていることになる。
【００２７】次に、このヘッドホン装置の動作を説明す
ると、まずこのヘッドホン装置にバッテリケース４０か
ら充分な電位の電源が供給されているとすると、スルー
回路７を音声信号が通過するのが阻止され、入力端子１
に得られる音声信号が、加算器３でマイク２８が拾った
音声信号に加算され、この加算された音声信号がスピー
カユニット２３から出力される。ここで、マイク２８は
スピーカユニット２３の前面側に配されているので、こ
のヘッドホン装置１０を装着している者の耳に伝わる外
部騒音が、スピーカユニット２３から出力される逆位相
の信号によりキャンセルされ、このヘッドホン装置１０
を装着している者の耳には外部騒音が伝わらなくなる。
【００２８】ここで、本例ではマイク２８からスピーカ
ユニット２３にフィードバックされる信号が、１ｋＨｚ
以上の高域を低減させるフィルタ５を通過しているの
で、このフィードバックされる信号が１ｋＨｚ以下の比
較的低域の信号だけになり、スピーカユニット２３から
の出力によりキャンセルされる外部騒音が１ｋＨｚ以下
の周波数の騒音だけになる。従って、話し声や警告音な
どの比較的周波数の高い外部の音は、このヘッドホン装
置１０を装着していても、聞き取ることができ、例えば
このヘッドホン装置１０を装着していても、周囲の状態
を直ちに判断でき、安全性が確保される。そして、航空
機のエンジン音のように比較的周波数が低く耳障りな騒
音は、本例の回路により有効に除去される。
【００２９】また、入力端子１に得られる音声信号は、
イコライザ２で高域が持ち上げられた後に、このイコラ
イザ２とはほぼ逆な特性のフィルタ５で高域が低減され
ることになるので、総合的な周波数特性としてはフラッ
トなままである。即ち、イコライザ２の特性が図５のＡ
に示す状態で、フィルタ５の特性が図５のＢに示す状態
で、スピーカユニット２３の周波数特性が図５のＣに示
す状態であるとき、総合的な周波数特性は図５のＤに曲
線ａで示すように音声再生帯域全体でほぼ平坦なものに
なる。そして、マイク２８からスピーカユニット２３に
フィードバックされる信号だけが、図５のＤに曲線ｂで
示すようにほぼ１ｋＨｚ以上の高域が低減したものにな
る。
【００３０】このように低域の外部騒音が除去された状
態で、入力端子１に得られる音楽などの音声信号が再生
されるので、航空機内のように騒音レベルが大きい乗物
内で使用しても、外部騒音の影響を除去した状態で音楽
などを聞くことができるので、音楽などを聞く際の音量
を比較的小さくしても良好に聞き取ることができる。従
って、大音量でのヘッドホンの長時間の使用での聴覚へ
の悪影響を最小限に抑えることができる。
【００３１】また、本例のヘッドホン装置１０はオープ
ンエアー型で構成されているので、このヘッドホン装置
１０を装着した場合に耳の周囲に伝わる圧力（側圧）が
比較的弱く、装着感が良好で、長時間の装着でも疲れな
い。この場合、フィードバックされる信号を得るための
マイク２８の周囲だけは高気密性弾性体２７により覆う
ようにしたので、フィードバックされる信号をマイク２
８が良好に拾い、密閉型のヘッドホン装置で構成された
外部音遮蔽用ヘッドホンに匹敵する性能が得られる。な
お、高気密性弾性体２７は、合成樹脂などの硬い材質と
しても良いが、この場合にはヘッドホンとしての装着感
が若干悪くなる。
【００３２】さらに、バッテリケース４０内のバッテリ
が消耗して、ヘッドホン装置１０に充分な電位の電源が
供給されなくなると、外部騒音の除去は行われないが、
スルー回路７を音声信号が通過するようになり、通常の
ヘッドホン装置と同様の音声再生が行われることにな
る。従って、バッテリ消耗時にも、外部からプラグ４４
（図２参照）を介して入力端子１に得られる音声が出力
され、例えば乗物内でのアナウンスなどを聞き逃すこと
がない。
【００３３】なお、上述実施例ではフィルタ２の前段
で、マイク２８からのフィードバック信号と、入力端子
１に得られる音声信号とを加算するようにしたが、フィ
ルタ２にはマイク２８からのフィードバック信号だけを
供給させ、フィルタ２の後段で入力端子１に得られる音
声信号を加算するようにしても良い。但し、この場合に
はイコライザ２の特性を若干変える必要がある。また、
フィードバックされる信号の位相の反転を加算器３での
加算時に行うようにしたが、他の回路で行うようにして
も良い。また、フィルタ２で低減させる高域として、上
述実施例では１ｋＨｚ以上としたが、別の周波数として
も良く、例えば２ｋＨｚ以上の高域を低減させるように
しても良い。
【００３４】また、上述実施例では外部からプラグ４４
を介して入力端子１に音声信号を供給するようにした
が、図１の回路での入力端子１，イコライザ２，加算器
３，スルー回路７は無くして、外部騒音の除去だけを行
うヘッドホン装置として構成させても良い。
【００３５】また、上述実施例ではヘッドホン装置１０
とプラグ４４との間に接続したバッテリケース４０から
電源を得るようにしたが、ヘッドホン装置内にバッテリ
を組み込むようにしても良く、或いはプラグ４４側から
電源の供給を受けるようにしても良い。このプラグ４４
側から電源の供給を受ける場合には、音声信号の伝送線
と電源の伝送線とを別体とさせる他に、音声信号に電源
を重畳して伝送させるようにしても良い。
【００３６】また、フィルタやイコライザなどの回路を
バッテリケースやオーディオ機器側に設けて、ヘッドホ
ン装置を小型に構成するようにしても良い。
【００３７】さらに、上述実施例では航空機などの乗物
内で使用するヘッドホン装置として構成したが、その他
の態様で使用されるヘッドホン装置にも適用できること
は勿論である。
【００３８】
【発明の効果】
【００３９】本発明によると、オープンエアー型にヘッ
ドホン装置が構成された上で、フィルタで高域を低減す
ると共に、入力音声信号をフィルタとほぼ逆の特性を有
するイコライザを介してフィードバックされる信号に加
算して、スピーカユニットから出力させるようにしたこ
とで、入力音声信号はほぼ周波数特性がフラットな状態
でスピーカユニットから出力されると共に、話し声など
の比較的高域の音声以外の周囲の騒音はフィードバック
信号でキャンセルされ、外部騒音に邪魔されずに良好に
入力音声信号による音楽などを聞くことができるように
なる。
【００４０】また、この場合にスピーカユニットの駆動
回路の駆動電源が所定電位以下に低下したとき、入力音
声信号を直接スピーカユニットに供給するスルー回路を
設けたことで、この装置による外部騒音のキャンセル機
能が働かない場合には、入力音声信号が再生される通常
のヘッドホン装置として使用でき、入力音声信号の出力
が中断することがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の回路構成を示す構成図であ
る。
【図２】一実施例のヘッドホン装置の全体構成を示す構
成図である。
【図３】一実施例のヘッドホン装置を示す斜視図であ
る。
【図４】図３のIV−IV線に沿う断面図である。
【図５】一実施例の説明に供する周波数特性図である。
【符号の説明】
２ イコライザ ３ 加算器 ４ 入力アンプ ５ フィルタ ６ 出力アンプ ７ スルー回路 １０ ヘッドホン装置 ２３ スピーカユニット ２７ 高気密性弾性体 ２８ マイク ２９ イヤーパッド ３１ 回路基板
フロントページの続き (72)発明者 小林 信夫 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソ ニー株式会社内 (56)参考文献 特開 平２−228196（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−189215（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−108293（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H04R 3/04 H04R 1/10 101

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 オープンエアー型の収納部材に収納され
    たスピーカユニットと、該スピーカユニットの前面に配
    置されたマイクと、該マイクが拾った音声信号の高域を
    低減するフィルタとを設け、 該フィルタの出力を上記スピーカユニットにフィードバ
    ックすると共に、 入力音声信号を上記フィルタとほぼ逆の特性を有するイ
    コライザを介して上記フィードバックされる信号に加算
    して、上記スピーカユニットから出力させるようにした
    ヘッドホン装置。
  2. 【請求項２】 上記フィルタの前段で、上記イコライザ
    の出力をフィードバック信号に加算するようにした請求
    項１記載のヘッドホン装置。
  3. 【請求項３】 上記フィルタの後段で、上記イコライザ
    の出力をフィードバック信号に加算するようにした請求
    項１記載のヘッドホン装置。
  4. 【請求項４】 上記スピーカユニットの駆動回路の駆動
    電源が所定電位以下に低下したとき、上記入力音声信号
    を直接上記スピーカユニットに供給するスルー回路を設
    けた請求項１記載のヘッドホン装置。
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