JP3149220B2 - オープンエア合成トランスジューサ組立体 - Google Patents

オープンエア合成トランスジューサ組立体

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はノイズキャンセレーショ
ン、通信インターフェイス、音響濾波、及び人間の耳に
対するヘッドホーン機能を実施する電気音響装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】音響キャンセレーションを行う時には、
受信ノイズ（音波）が感知され受信波と振幅および周波
数が同じで１８０°位相の異なる反対波が発生される。
その結果、受信波は反対波と出会う時に相殺される。
【０００３】代表的に受信波の感知は受信ノイズを対応
する電気信号へ変換する入力トランスジューサによって
行われる。次に電気信号は代表的に電気回路により１８
０°位相偏位（反転）される。次に出力トランスジュー
サが代表的に位相偏位された電気信号を反対音波へ変換
する。
【０００４】これらの音響キャンセレーション入力及び
出力トランスジューサを耳に対して位置決めするための
さまざまなヘッドホーン構成が開発されている。
【０００５】例えば、ボーズ他の米国特許第４，４５
５，６７５号にはドーナツ状音響減衰クッションを使用
してクッション、ユーザの耳管及びヘッドホーンで囲ま
れた容積内に空洞を形成することが開示されている。こ
の空洞には１個の出力トランスジューサ及び１個の入力
トランスジューサが収容されている。入力トランスジュ
ーサは出力トランスジューサの振動板と耳管入口との間
で耳に対向配置されている。クッションは２ＫＨｚ程度
の中間範囲周波数を減衰させる材料から出来ており、空
洞は外部環境から音響的に幾分絶縁される。
【０００６】サピージュースキの米国特許第４，６４
４，５８１号にも減衰材で出来たドーナツ状クッション
がユーザの耳介により封止されて耳管と連続する空洞を
生成するヘッドホーンが開示されている。しかしなが
ら、サピージュースキの特許では、もう一つの減衰材片
が使用されている。高周波共振を減衰させるこのもう一
つの減衰材片は、トランスジューサを収容するヘッドホ
ーン空洞及び耳管空洞内へさらに空洞を引き離すように
配置されている。サピージュースキの特許では、入力ト
ランスジューサ及び出力トランスジューサはヘッドホー
ン空洞の内側で互いに直角方位とされている。入力トラ
ンスジューサのピックアップ面は耳穴とは対向しない。
【０００７】従来の発明には入力トランスジューサ及び
出力トランスジューサを有する合成トランスジューサ組
立体が含まれている。入力トランスジューサは耳から反
対向きで相殺すべきノイズ源に向う方位とされている。
一方出力トランスジューサは反対方向でユーザの耳管に
向う方位とされている。
【０００８】フラットな振幅対周波数応答及び互いに同
一の位相応答を有し音波を瞬時に電気信号へ変換し且つ
その逆も行う理想的なトランスジューサが得られ、ソー
ス信号が耳及び入力トランスジューサへ厳密に同時に到
来し、且つ入力トランスジューサからの入力電気信号を
反転する回路が遅延を生ぜずあるいはトランスジューサ
の弾動により遅延が生じることがなければ、耳管に入る
音響エネルギは全て出力トランスジューサからの反対波
出力により相殺される。
【０００９】しかしながら、トランスジューサは理想的
ではない。特に、小型エレクトレットマイクロフォン等
の入力トランスジューサは小型ヘッドホーン型スピーカ
等の出力トランスジューサとは異なる位相応答を有して
いる。同様に、小型ヘッドホーン型スピーカ等の出力ト
ランスジューサでは入力電気信号の出力振幅対周波数に
特有のロールオフがある。このロールオフは低周波数に
おいて生じる。
【００１０】より詳細には、エレクトレットマイクロフ
ォンは広範なオーデイオ周波数スペクトル範囲（例え
ば、±３Ｄｂ ２０Ｈｚ〜１６ＫＨｚ）に亘ってかなり
フラットな振幅対周波数応答を有している。エレクトレ
ットマイクロフォンの製造方法により、小型ヘッドホー
ン型スピーカ等の出力トランスジューサに使用する理想
的な入力装置とするにはいくつかの問題が存在する。
【００１１】エレクトレットマイクロフォンとスピーカ
との最も重要な２つの相違点は位相及び振幅対周波数応
答である。エレクトレットマイクロフォン素子は基本的
には変化する容量を電気信号に変換するＦＥＴ半導体を
有する可変コンデンサである。エレクトレットマイクロ
フォンの入力振動板に音圧が加わると、変化圧に関連し
て容量が変化する。この容量変動はＦＥＴ半導体により
対応する電気信号へ変換される。ＦＥＴは作動するのに
直流電圧を必要とする。次にＦＥＴの出力は前置増幅器
の入力に与えられさらに増幅されて信号を使用可能なレ
ベルへ高める。ＦＥＴの出力信号の位相は小型ヘッドホ
ーン型スピーカ等の出力トランスジューサの出力信号の
位相とは同じでないことがある。入力トランスジューサ
と出力トランスジューサのこの異なる位相関係により、
入力及び出力トランスジューサ間に必要な厳密に１８０
°の位相偏位に誤差が生じる。この誤差により耳管に到
達するソース信号の完全な相殺が出来なくなる。
【００１２】入力トランスジューサと出力トランスジュ
ーサ間で位相偏位の相違を生じるもう一つの問題は、エ
レクトレットマイクロフォンとその前置増幅器間で結合
コンデンサを使用することである。現在の低コスト半導
体では、集積回路（ＩＣ）前置増幅器に加えることがで
きる最大供給電圧がある。代表的に、これは最大±１８
ＶＤＣである。
【００１３】この最大供給電圧はＩＣが発生することの
できる最大出力信号をも指示する。供給電圧が±１８Ｖ
ＤＣであれば、発生可能な最大信号振幅は３６Ｖとな
る。入力トランスジューサからの信号を使用可能なレベ
ルへ増幅するのに、５００〜１０００の増幅率すなわち
利得が必要である。エレクトレットマイクロフォンは２
〜１０Ｖの範囲の直流動作電圧を必要とするため、前置
増幅器ＩＣは１０００〜２０００Ｖの出力信号を発生す
る必要がある。もちろんこれは不可能であるため、エレ
クトレットマイクロフォンの直流供給電圧を前置増幅器
へ加えて増幅することはできない。従って、コンデンサ
を使用して直流電圧を前置増幅器の入力から阻止する。
このコンデンサにより信号に位相偏位が生じ、入力トラ
ンスジューサと出力トランスジューサとの位相一致に誤
差が加わる。この問題を修正する所与量だけ数個のＩＣ
をオフセットすることができるが、所要利得で作動する
前置増幅器ＩＣの位相及び周波数応答が変化して別の位
相誤差源となる。１個のＩＣで入力トランスジューサへ
の供給電圧をオフセットし且つフラットな振幅及び位相
対周波数応答により信号を所要レベルまで増幅すること
ができれば、それはプリアンプ用の理想的装置となる。
【００１４】出力トランスジューサにも処理された所望
の信号出力に誤差を生じる問題がある。スピーカ等の出
力トランスジューサは入力トランスジューサと同じオー
ディオスペクトルに亘ってフラットな振幅対周波数応答
を有してはいない。これにより、元のソース信号と出力
トランスジューサの信号出力との振幅加算に誤差が生じ
る。信号が厳密に同じ振幅で且つ１８０°位相偏位して
いなければ、完全なキャンセレーションは達成されな
い。小型ヘッドホーン型スピーカ等の出力トランスジュ
ーサは低周波数においてロールオフする。これにより、
全周波数について完全なキャンセレーションを行うこと
ができない。出力トランスジューサの低周波応答は、ス
テレオラウンドスピーカがその低周波応答を拡張するの
に使用するのと同様に、出力トランスジューサの背面に
包囲体を使用することにより増大させることができる。
しかしながら、これは合成トランスジューサの製造には
適さない。包囲体は空気の内容積を有し且つ大きくて重
いものでなければならない。合成トランスジューサの目
的は出来るだけ小型軽量とすることである。しかしなが
ら、包囲体は重量の理由からプラスチック等の材料を使
用して低周波応答を拡張させる合成トランスジューサ上
に載置することができる。応答を拡張するために包囲体
を使用する場合には、元のソース信号は耳管に到達する
のと同時に入力トランスジューサに到達する必要があ
る。
【００１５】従って、実際の入力及び出力トランスジュ
ーサを使用して本発明を実現する場合には、入力ノイズ
の周波数が変化する時にノイズキャンセレーションに影
響を及ぼすトランスジューサの特性は理想特性以下とな
る。入力トランスジューサの出力を増幅する増幅器の利
得及び位相を低周波ノイズを相殺するように変えた場合
には、不正確な電気信号がスピーカを高周波ノイズに対
して駆動する。ノイズの低周波成分は良好にキャンセル
されるが高周波成分はキャンセルされない。
【００１６】従って、本発明の合成トランスジューサ組
立体内で非理想トランスジューサを使用すれば、耳管内
にキャンセルされないノイズが残留する。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は従来の発明に
開示されている合成トランスジューサに第２の入力トラ
ンスジューサを付加するものである。第２の入力トラン
スジューサは第１の入力トランスジューサとは反対の方
位とされている。第２のトランスジューサは親出願の入
力及び出力トランスジューサの面内に配置されている
が、耳管空洞に対向してその内に存在するキャンセルさ
れない残留ノイズを検出するようにされている。残留ノ
イズ検出後、第２の入力トランスジューサは本発明のコ
ントロールユニット内の電気回路へ信号を出力し、残留
ノイズから１８０°位相偏位した反対音波が出力トラン
スジューサにより耳管空洞へ入力されるようにする。
【００１８】親出願に説明されている、第１の入力トラ
ンスジューサ及び出力トランスジューサのピックアップ
面を同一面内に配置する原理により、本発明の残留ノイ
ズ検出第２トランスジューサのピックアップ面もその同
じ面内に配置される。３個のトランスジューサは全て支
持枠構造上に配置される。
【００１９】しかしながら、第２の入力トランスジュー
サは耳管空洞内の音波を変換する方位とされているた
め、出力トランスジューサから発生される反対相殺音波
をもピックアップする。これらの反対波は所望のノイズ
キャンセリングを行うため、それ自体をキャンセルして
はならない。残りの入力トランスジューサは第１のトラ
ンスジューサ対出力トランスジューサの不完全な振幅及
び位相応答による一部の周波数範囲のキャンセリングし
か行わないため、残りの第２の入力トランスジューサの
出力は濾波される。従って、出力トランスジューサが発
生する反対音波による第２のトランスジューサから電気
的出力の一部は、キャンセルすべき残留ノイズによる電
気的出力部分から濾波される。
【００２０】本発明は耳羽を設ける必要がなく且つ減衰
耳空洞形成フォームクッションも必要としない“オープ
ンエア”型装置である。むしろ、非減衰オープンセルフ
ォームクッションが合成トランスジューサの表面を被覆
している。使用時に合成トランスジューサを耳に当てが
うと、フォームはユーザの耳介とヘッドホーンの合成ト
ランスジューサ組立体の残部との間にクッション、風除
け及びスペーサを提供する。
【００２１】本発明のコントロールユニットの電気回路
は、第２の入力トランスジューサからの電気的出力を受
信する入力を有する点を除けば、親出願に開示された回
路と同様である。従って、第１の入力トランスジューサ
が検出するノイズ及び第２の入力トランスジューサが検
出する残留ノイズの両方に基いて出力トランスジューサ
の振動板が駆動される。
【００２２】さらに、装置の電子回路を簡単化するため
に、本発明の電子回路は受信ノイズを単に反転して１８
０°位相偏位されたキャンセリング音波を耳管内に発生
する。しかしながら、合成トランスジューサは、“オー
プンエア”装置である。従って、キャンセルされるノイ
ズはノイズ源から遮音合成トランスジューサを回って合
成トランスジューサと耳との間のフォームを通り耳管へ
入る。一方、ノイズ源から電子回路を通って耳管へ入る
ノイズ径路の方が距離が短い。さらに、電子回路の処理
速度は音速に較べて殆ど瞬時であるため、ノイズ源から
装置を通って耳管へ入る径路の有効距離はキャンセルさ
れるノイズの径路に較べてさらに短くなる。
【００２３】
【課題を解決するための手段】従って、本発明はノイズ
源と電子回路との間にバッフルを付加して、電子回路に
よりピックアップされるノイズを最初にその周りに通す
ようにするものである。従って、電子回路によりピック
アップされて処理される前にノイズが移動する距離はバ
ッファにより増大される。従って、バッフルを使用すれ
ば、本発明の“オープンエア”装置は簡単な反転回路を
使用してしかもキャンセルすべきノイズに対して１８０
°位相偏位したキャンセリング音波を出力することがで
きる。
【００２４】
【実施例】図１はユーザの耳介１に当てがって使用する
場合の電気音響装置の合成トランスジューサ組立体１０
０の側断面図である。第１の入力トランスジューサ３４
は円錐ホーン６２を介してノイズ音波を受信するような
方位とされている。円錐ホーン６２は円筒管の場合に形
成される共振の定在音波を回避するために設けられてい
る。第１の入力トランスジューサ３４が受信する受信ノ
イズ音波を矢符Ｉ１で示す。
【００２５】第２の入力トランスジューサ３５は耳管空
洞２内側の残留ノイズ音波を受信するように耳管空洞２
に向う方向とは反対方向の方位とされている。耳管から
伝播される音波はＩ２方向に発散するように示されてい
る。第１及び第２の入力トランスジューサ３４及び３５
は枠構造４７に固定され、音波が入射する入力トランス
ジューサの表面は実質的に同一面Ｐとなるようにされて
いる。
【００２６】図１の実施例において、入力トランスジュ
ーサの同一面への固定は最初に入力トランスジューサ３
４及び３５をにかわ４３Ａで中央円板４３へ固着して行
われる。このにかわはトランスジューサ組立体の耳対向
側と外面側間の空密封止を行う。トランスジューサを中
央円板４３へ固定するのにさまざまなコンパウンドを使
用することができる。シリコン封止剤及びエポキシにか
わが適切であることが判った。次に、中央円板４３が枠
構造４７に固定される。しかしながら、中央円板４３は
必要ではなく、このような中央円板４３なしで入力トラ
ンスジューサ３４及び３５を直接枠構造４７に固定する
ことができる。
【００２７】出力トランスジューサ３６の振動板４４は
第２の入力トランスジューサ３５と同方向で耳介１に対
して内向きに対向する方位とされている。従って、出力
トランスジューサ３６は矢符０で示す方向に耳介１及び
耳管空洞２を伝播する音波を発生する。
【００２８】出力トランスジューサ振動板４４の耳対向
側と合成トランスジューサ１００の振動板４４及び枠構
造４７間の空間との空気圧差を等化するために通気孔５
８が設けられている。出力トランスジューサ３６はコイ
ルフォーム５２に巻回されたコイル巻線５４及び関連す
る磁石構造５０により作動される。実施例において、合
成トランスジューサ組立体全体を出来るだけ薄くするた
めに、薄い出力トランスジューサを使用した。
【００２９】合成トランスジューサの耳対向面にはクッ
ション３０が設けられている。このクッションは音響エ
ネルギをあまり減衰させないオープンセルフォームで作
られているが、振動板４４と耳管空洞２間でＰ面に平行
な空気流を妨げる風除けとして機能する。
【００３０】クッション３０はまた耳管空洞２に対して
所望の方位で合成トランスジューサを耳介１からある距
離だけ引き離す。従って、第１の入力トランスジューサ
３４及び第２の入力トランスジューサ３５は共に耳管空
洞２に隣接配置され、出力トランスジューサ振動板４４
は耳管方向Ｅに対して実質的に直角に配置される。
【００３１】さらに、クッション３０により円板状バッ
フル６４は入力トランスジューサ３４のピックアップ面
からある距離だけ間隔がとられる。バッフル６４はノイ
ズがノイズ源から入力トランスジューサへＩ１方向に直
接進むのを妨げる。ノイズが入力トランスジューサ３４
のピックアップ面に到着する前に、バッフル６４はノイ
ズがバッフルを回ってフォーム３０を通る長い距離を進
むようにする。
【００３２】図２は本発明に従ったもう一つの合成トラ
ンスジューサ組立体の側断面図である。さまざまな種類
の入力及び出力トランスジューサを使用することができ
る。図１はエレクトレット型マイクロフォンを入力トラ
ンスジューサとして使用する合成トランスジューサ組立
体を示し、図２は入力トランスジューサとしてのダイナ
ミックボイスコイル型マイクフォンを示している。図１
はコイルフォーム５２、コイル巻線５４、及び振動板４
４の内部リム４４Ｉに配置された関連する磁石構造５０
を示し、図２はコイルフォーム５２、コイル巻線５４、
及び振動板４４の内部リム４４Ｉ及び外部リム４４Ｏの
途中に配置された関連する磁石構造５０を示す。図１で
はクッション３０は枠構造４７の外部リム部上のみを延
在しており、図２ではクッション３０は枠構造４７の外
面側全体を被覆している。
【００３３】図３はフォームクッション３０及びバッフ
ル６４を取り除いた合成トランスジューサ組立体の耳対
向面を示す。
【００３４】図４はフォームクッション３０及びバッフ
ル６４を取り除いた合成トランスジューサ組立体の外側
面を示す。
【００３５】図５は実施例に従ったコントロールユニッ
トの略ブロック回路図である。第２の入力トランスジュ
ーサ３５の付随回路を付加した点を除けば、この回路の
機能は親出願の図４の回路の機能と殆んど同じである。
【００３６】図５には左チャネル及び右チャネルが示さ
れている。両チャネル共同様に機能するため、一方のみ
のチャネルの動作について検討する。三角ブロック内の
“マイナス符号”は各三角ブロックの入力及び出力が１
８０。位相偏位していることを示す。
【００３７】第１の入力トランスジューサは前置増幅器
１１０Ｌへ出力を与え、それは次に差動混合増幅器１１
２Ｌの正入力の出力を与える。混合増幅器１１２Ｌの出
力は、ここに”スピーカ”として示す出力トランスジュ
ーサ３６Ｌを駆動する増幅器１１２ＡＬにより反転され
る。前置増幅器１１０Ｌ内での１８０°位相偏位及びそ
れに続く増幅器１１２ＡＬの反転により、スピーカ３６
Ｌの入力はスピーカ自体がさらに１８０°の位相偏位を
生じるように反転しなければならない。
【００３８】従って、第１の入力トランスジューサ及び
出力トランスジューサ間の合計１８０°の位相偏位、回
路を通る非常に短い遅延径路、出力トランスジューサの
弾道性によるかなり小さな遅延、及び入力トランスジュ
ーサ３４Ｌと出力トランスジューサ３６Ｌの共面方位に
より、出力トランスジューサ３６Ｌから発生される反対
音波は第１の入力トランスジューサの面を通過する受信
ノイズをキャンセルする。入力及び出力トランスジュー
サの共面性により、このキャンセレーションは非常に廉
価な演算増幅器回路を使用して受信ノイズ信号の広範な
周波数に亘って生じる。
【００３９】第２の入力トランスジューサ３５Ｌは耳管
２内の残留ノイズを変換して、対応する電気信号を前置
増幅器１１１Ｌへ出力する。前置増幅器１１１Ｌの出力
は低域濾波器１１１ＡＬを通って混合増幅器１１２Ｌの
負帰還入力へ進む。再び、スピーカ３６Ｌの入力の反転
により、第２の入力トランスジューサ３５Ｌに入射する
音波の位相はスピーカ３６Ｌの音波出力の位相から１８
０°反転される。
【００４０】実施例においてより詳細には、第２の入力
トランスジューサは耳管空洞２内で検出される残留ノイ
ズの低周波成分のみをキャンセルするのに使用される。
従って、低域濾波器１１１ＡＬは耳管空洞内の任意の高
周波音響に対応する電気信号が混合器１１２Ｌの負帰還
入力へ供給されるのを防止する。
【００４１】図５の略ブロック図で破線で囲まれ“オプ
ショナル”と印された部分は発明のユーザとの通信リン
クを確立するのに使用される。回路のこの部分によりユ
ーザは自分自身のスピーチを聴くことができる。またこ
れにより、ユーザは補助信号入力１２０Ｌへのインテリ
ジェンス信号を聴くこともできる。提供される通信リン
クの種類は航空機等の多様な応用で使用するのに適した
ものである。
【００４２】ユーザが聴取する電気的インテリジェンス
信号は補助信号入力１２０Ｌ及び前置増幅器１１８Ｌを
介した加算ノード１１２ＳＮへの入力である。加算ノー
ド１１２ＳＮは混合器１１２Ｌの正入力に接続されてい
るため、補助信号入力からのインテリジェンス信号はユ
ーザが聴取するようにスピーカ３６Ｌへ転送される。
【００４３】ユーザが自分自身のスピーチを聴取するこ
とができ且つユーザのスピーチを通信リンクへ送信でき
るように、通信リンクにはブームマイクロフォン２２も
設けられている。ブームマイクロフォン２２は前置増幅
器１３４Ａへ出力を与え、それは絶縁増幅器１３４Ｌへ
出力を与え、それも加算ノード１１２ＳＮへ加算され
る。従って、ブームマイクロフォン２２への音波入力は
ユーザが自分自身のスピーチを聴取できるようにスピー
カ３６Ｌへ転送される。
【００４４】次に、通信リンクはユーザの声を示す電気
信号を通信リンクへ出力するための補助信号出力２２Ａ
を与える。ブームマイクロフォン２２はユーザの声をピ
ックアップし、前置増幅器１３４Ｂは補助信号出力２２
Ａから対応する電気信号を駆動する絶縁増幅器１３４Ｂ
へその信号を出力する。
【００４５】従って、入力トランスジューサ及び出力ト
ランスジューサの共面配置によりコントロール回路は簡
単且つ廉価となり、位相偏位を無視できる高速アナログ
回路を実現できる。このアナログ回路は比較的少数の、
廉価で容易に入手できるモノリシック増幅器部品により
実現される。トランスジューサを共面方位としない場合
に必要な、異なるノイズ周波数で生じる異なる位相偏位
を補償するための特別な周波数可変遅延回路は必要では
ない。
【００４６】図６はオプショナルなインターフェイス回
路の無い、図５のアナログ回路のデシタル代案を示す。
【００４７】図６の２つのチャネルは共に同じデジタル
信号プロセッサ／マイクロプロセッサ（ＤＳＰ／μＰ）
２０１を使用している。２つのチャネルは同様に機能す
るため、左チャネルについてのみ説明する。第１の入力
トランスジューサ３４Ｌ及び第２の入力トランスジュー
サ３５Ｌはそれぞれ前置増幅器回路１１０Ｌ及び１１１
Ｌへ電気信号を出力する。次に、多重化サンプルホール
ド及びアナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換器チップ２０
０が前置増幅器１１０Ｌ及び１１１Ｌからの電気信号を
遂次デジタル化する。ＤＳＰ／μＰ ２０１はデジタル
化された値を読み取って任意所望の濾波、位相偏位、も
しくは他の通信信号との混合を行う。次に、ＤＳＰ／μ
Ｐは濾波出力が増幅器１１２ＡＬ及び出力トランスジュ
ーサ３６Ｌへ供給されるようにデマルチプレクスデジタ
ル／アナログ（Ｄ／Ａ）変換器２０２へ書き込みを行
う。
【００４８】現在高価で、かさばって、アナログ同等品
よりも低速であるが、図６のデジタル回路は現在高速サ
ンプルホールド回路及びＡ／Ｄ変換器、デジタル信号プ
ロセッサ、及びＤ／Ａ変換器により実現することができ
る。例えば、テキサスインスツルメンツ社から入手でき
るＴＣＭ２９１３等のコーデックをＡ／Ｄ変換器及びＤ
／Ａ変換器として使用することができる。テキサスイン
スツルメンツ社から入手できるＴＭＳ３２１０等の高速
デジタル信号プロセッサをＤＳＰ／μＰとして使用する
ことができる。デジタル濾波技術で公知の任意数のデジ
タル濾波器をＤＳＰ／μＰ ２０１内で実行することが
できる。公知の位相遅延対周波数特性を有する公知の濾
波器によりＤＳＰ／μＰ ２０１をプログラムすること
もできる。このような濾波器は特定周波数の信号成分を
遅延させて非理想的入力及び出力トランスジューサの非
線型位相対周波数特性を補償することができる。
【００４９】図７は反転電子回路がキャンセルすべきノ
イズに対して１８０°位相偏位されたキャンセリング音
波を耳管内へ供給できるようにする、本発明の円板状バ
ッフル６４の作動方法を示す。キャンセルすべきノイズ
の径路はノイズ源４から径路Ｄ０に沿い、バッフル６４
を経てフォーム３０を通り、合成トランスジューサの固
体内部を回り、径路Ｄ１に沿って耳管２へ到る。このノ
イズ径路Ｄ０＋Ｄ１は第１の距離を有している。
【００５０】バッフル６４が無い場合には、合成トラン
スジューサの電子回路への音響径路及び電子回路から耳
管２への音響径路は破線径路Ｄ３及びＤ４となる。これ
はキャンセルすべきノイズが通る径路よりも短いため、
１８０°反転電子回路は耳管２に入るノイズに対して１
８０°位相偏位していないキャンセリング音波を出力す
ることがある。
【００５１】従って、バッフル６４が付加される。この
バッフル６４によりキャンセリング音波へ変換されるノ
イズの径路を長くすることができる。ノイズ径路を長く
することにより、電子回路から耳管への音波出力は耳管
へ入るノイズの広範な周波数範囲に亘って１８０°位相
偏位することができる。図において、キャンセリング音
波へ変換されるノイズの径路はノイズ源４から径路Ｄ０
に沿い、バッフル６４を回って、フォーム３０を通り径
路Ｄ２に沿って電子回路へ到り、さらに電子回路から径
路Ｄ４に沿って耳管２へ到る。従って、広範なノイズ周
波数に亘って、キャンセリング音波の位相は耳管へ入る
ノイズに対して１８０゜位相偏位を維持できることが判
る。
【００５２】本発明の選定実施例についてのみ説明して
きたが、同業者であれば本発明の範囲内で記載された装
置の構造や記載された方法の詳細についてさまざまな修
正を加えられることは明白である。
【図面の簡単な説明】
【図１】エレクトレットマイクロフォンを使った本発明
の合成トランスジューサ組立体をユーザの耳に当てがつ
た場合の側断面図。
【図２】ダイナミックマイクロフォンを使った本発明の
合成トランスジューサ組立体をユーザの耳に当てがった
場合の側断面図。
【図３】フォームクッション及びバッフルを除いて示し
た、耳に対向する合成トランスジューサの側面図。
【図４】フォームクッション及びバッフルを除いて示し
た、耳から外向きとされた合成トランスジューサの側面
図。
【図５】コントロール回路の第１の実施例の略ブロック
図。
【図６】コントロール回路の第２の実施例の略ブロック
図。
【図７】合成トランスジューサのバッフルの一般的動作
を示す図。
【符号の説明】
１ 耳介 ２ 耳管空洞 ４ ノイズ源 ２２ ブームマイクロフォン ２２Ａ 補助信号出力 ３０ クッション ３４ 第１入力トランスジューサ ３４Ｌ 第１入力トランスジューサ ３５ 第２入力トランスジューサ ３５Ｌ 第２入力トランスジューサ ３６ 出力トランスジューサ ３６Ｌ 出力トランスジューサ ４３ 中央円板 ４３Ａ にかわ ４４ 板動板 ４４Ｉ 内部リム ４４Ｏ 外部リム ４７ 枠構造 ５０ 磁石構造 ５２ コイルフォーム ５４ コイル巻線 ５８ 通気孔 ６２ 円錐ホーン １００ 合成トランスジューサ組立体 １１０Ｌ 前置増幅器 １１１Ｌ 前置増幅器 １１１ＡＬ 低域濾波器 １１１８Ｌ 前置増幅器 １１２ＡＬ 増幅器 １１２Ｌ 混合器 １１２ＳＮ 加算ノード １２０Ｌ 補助入力信号 １３４Ａ 前置増幅器 １３４Ｂ 前置増幅器 １３４Ｌ 絶縁増幅器 １３４Ｒ 絶縁増幅器 ２００ Ａ／Ｄ変換器 ２０１ デジタル信号プロセッサ／マイクロプロセッサ ２０２ Ｄ／Ａ変換器

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 耳管内の音波キャンセリングに使用する
    オープンエア合成トランスジューサ組立体において、該
    組立体は、第１の入力トランスジューサのピックアップ
    面上に入射する音波を対応する入力電気信号に変換する
    第１の入力トランスジューサであって、第１の入力トラ
    ンスジューサのピックアップ面は第１の方向を向いてい
    る前記第１の入力トランスジューサと、第２の入力トラ
    ンスジューサのピックアップ面上に入射する音波を対応
    する入力電気信号に変換する第２の入力トランスジュー
    サであって、第２の入力トランスジューサのピックアッ
    プ面は前記第１の方向とは反対方向を向いている前記第
    ２の入力トランスジューサと、出力電気信号を出力トラ
    ンスジューサの振動板表面から生じて前記耳管へ入る対
    応する音波へ変換する振動板を含む出力トランスジュー
    サであって、振動板の表面は前記第１の方向とは反対方
    向を向いている前記出力トランスジューサと、前記第１
    及び第２の入力トランスジューサの前記ピックアップ面
    と前記出力トランスジューサの前記振動板の表面とが実
    質的に同一面となるように前記第１及び第２の入力トラ
    ンスジューサ及び前記出力トランスジューサを取り付け
    る枠構造を具備する、オープンエア合成トランスジュー
    サ組立体。
  2. 【請求項２】 請求項１記載のオープンエア合成トラン
    スジューサ組立体において、さらに、少くとも一部分が
    前記第１の方向において前記第１のトランスジューサの
    前記ピックアップ面からある距離をおいて配置されるよ
    うに実質的に前記第１の方向に直角な面内に配置され、
    且つ音響エネルギーが容易に通過しない材料で出来てい
    るバッフルを具備する、オープンエア合成トランスジュ
    ーサ組立体。
  3. 【請求項３】 請求項２記載のオープンエア合成トラン
    スジューサ組立体において、前記バッフルは円板状であ
    る、オープンエア合成トランスジューサ。
  4. 【請求項４】 請求項１記載のオープンエア合成トラン
    スジューサ組立体において、さらに、第２の入力トラン
    スジューサ、出力トランスジューサ及び枠構造を耳から
    離して配設し、且つ耳及び第２の入力トランスジューサ
    のピックアップ面間の前記同一面に平行な空気の自由な
    流れを妨げるクッション手段を具備する、オープンエア
    合成トランスジューサ組立体。
  5. 【請求項５】 請求項４記載のオープンエア合成トラン
    スジューサ組立体において、クッション手段は全ての周
    波数の音響を通すオープンセルフォーム材で作られてい
    る、オープンエア合成トランスジューサ組立体。
  6. 【請求項６】 請求項１記載のオープンエア合成トラン
    スジューサ組立体において、さらに、第１及び第２の入
    力トランスジューサ及び出力トランスジューサを取り付
    けた枠構造全体を実質的に包囲し且つ収納するオープン
    セルクッションを具備する、オープンエア合成トランス
    ジューサ組立体。
  7. 【請求項７】 請求項１記載のオープンエア合成トラン
    スジューサ組立体において、第１及び第２のトランスジ
    ューサは、枠構造、出力トランスジューサの振動板、及
    び第１及び第２の入力トランスジューサが実質的に前記
    同一面内にある空密障壁を形成するように、枠構造に固
    定されている、オープンエア合成トランスジューサ組立
    体。
  8. 【請求項８】 耳管内の音波をキャンセルする電気音響
    装置において、該電気音響装置は第１の入力トランスジ
    ューサのピックアップ面上に入射する音波を対応する入
    力電気信号に変換する第１の入力トランスジューサであ
    って、第１の入力トランスジューサのピックアップ面は
    第１の方向を向いている前記第１の入力トランスジュー
    サと、第２の入力トランスジューサのピックアップ面上
    に入射する前記耳管からの残留音波を対応する入力電気
    信号に変換する第２の入力トランスジューサであって、
    第２の入力トランスジューサのピックアップ面は前記第
    １の方向とは反対方向を向いている前記第２の入力トラ
    ンスジューサと、出力電気信号を出力トランスジューサ
    の振動板の表面から生じて前記耳管内へ入る対応する音
    波へ変換する振動板を含む出力トランスジューサであっ
    て、振動板の表面は前記第１の方向とは反対の方向を向
    いている前記出力トランスジューサと、前記第１及び第
    ２の入力トランスジューサの前記ピックアップ面及び前
    記出力トランスジューサの前記振動板の表面が実質的に
    同一面内にあるように前記第１及び第２の入力トランス
    ジューサ及び前記出力トランスジューサを固定する枠構
    造と、第１の入力トランスジューサから電気信号を受信
    して出力トランスジューサへの出力電気信号の第１の成
    分を発生するコントロール手段であって、出力電気信号
    の第１の成分は前記第１の入力トランスジューサの前記
    ピックアップ面上に入射する前記音波の周波数範囲に対
    して実質的に１８０゜位相偏位しており、コントロール
    手段はまた第２の入力トランスジューサから電気信号を
    受信して出力トランスジューサへの出力電気信号の第２
    の成分を発生し、出力電気信号の第２の成分は前記第２
    の入力トランスジューサの前記ピックアップ面上に入射
    する耳管内の前記残留音波に対して実質的に１８０゜位
    相偏位している前記コントロール手段を具備する、音波
    キャンセリング電気音響装置。
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