JP5610945B2 - ノイズキャンセルヘッドホン及びノイズキャンセルイヤーマフ - Google Patents

Description

本発明は、ノイズキャンセルヘッドホン及びノイズキャンセルイヤーマフに関するものであって、外部の騒音を消音しつつ、イヤーカップ等の遮音特性によって減衰する外部音を補完することで、使用者が聞きたい外部音は明確に聞くことができるノイズキャンセルヘッドホン及びノイズキャンセルイヤーマフに関するものである。

ヘッドホン等を装着しているときの周囲の音（以下、「外部音」という。）のうち、不要な音（以下、「騒音」という。）を打ち消して静かな状況を得ることができるノイズキャンセルヘッドホンが知られている。ノイズキャンセルヘッドホンは、外部から入力される楽音信号と、騒音とは逆位相の特性を有するキャンセル信号とを、ヘッドホンが備えるスピーカユニットから放音するものである。また、ノイズキャンセルヘッドホンが備えるような楽音信号の入力機構を備えずに、キャンセル信号のみを放音することができるように構成したものを、ノイズキャンセルイヤーマフと呼ぶ。ノイズキャンセルヘッドホンとノイズキャンセルイヤーマフが備える構成において、騒音を打ち消すためにキャンセル信号を生成して出力する構成は、いずれも同様のものである。本明細書では、特に示す場合を除き、本願発明の説明にノイズキャンセルヘッドホンを用いる。本願発明に係るノイズキャンセルヘッドホンが備える特徴は、本願発明に係るノイズキャンセルイヤーマフも同様に備える。

従来のノイズキャンセルヘッドホンの構成は以下のようなものである。電源が投入されるとキャンセル信号を生成する回路が動作し、ヘッドホンの匡体を構成するイヤーカップ等に設けられたマイクロホンが外部音を集音する。このマイクロホンによって集音された外部音が電気信号に変換されて出力される。マイクロホンの出力信号に基づいて、キャンセル信号を生成する回路が、キャンセル信号を生成する。生成されたキャンセル信号は、アンプを介してキャンセル音としてスピーカユニットから出力される。このキャンセル音が、利用者の耳に到達する騒音を打ち消す効果を発揮する。これによって、利用者は、騒音が消音された静かな状況をノイズキャンセルヘッドホンによって得ることができる。

このように、従来のノイズキャンセルヘッドホンは、電源が投入されているとき（動作しているとき）、マイクロホンが集音した外部音を打ち消すキャンセル信号が生成されて出力される。よって、ノイズキャンセルヘッドホンを動作させている間は、外部音の種類に関係なく、キャンセル効果が生じる。言い換えると、外部音に含まれている音のうち、聞こえて欲しい音（例えば人の声）もキャンセルされている。ところが、利用者にとっては、周囲の人の声などは聞こえる方が望ましいことがある。例えば、ノイズキャンセルヘッドホンを使用しながら航空機に搭乗しているときや、電車に乗っているときなどが、それにあたる。

従来のノイズキャンセルヘッドホンは、利用中に周囲の人の声を聞こうとする場合、ノイズキャンセルヘッドホンの動作を停止させるか、または、ノイズキャンセルヘッドホンを取り外す必要があった。このような利用態様は利用者にとって不便である。このような課題を解消するものとして、ノイズキャンセルヘッドホンを利用中であっても、周囲の人の声など「聞きたい音」（以下、「目的音」という。）については、ヘッドホンが備えるスピーカユニットから聞くことができる、いわゆるトークスルー機能を備えたノイズキャンセルヘッドホンが知られている（例えば、特許文献１を参照）。

特開２００６−０１４３０７号公報

特許文献１に記載のトークスルー機能を備えたノイズキャンセルヘッドホンは、外部音を集音するマイクロホンとは別に、目的音を集音するためのトークスルー用の第２マイクロホンを備えている。このトークスルー用の第２マイクロホンは必要に応じて（スイッチ操作で）動作させることができる。つまり、周囲の人の声を聞くときは、第２マイクロホンを動作させればよく、それ以外のときは第２マイクロホンを動作させなければよい。しかし、第２マイクロホンも外部音を集音してしまうので、これを動作させたときに人の声よりも外部音が大きいと、その大きな外部音が第２マイクロホンによって集音されてスピーカユニットから出力されることになる。そうすると、大きな外部音がスピーカユニットから出力されて、利用者の鼓膜を痛める危険がある。

また、第２マイクロホンによって集音された外部音に対するキャンセル信号が生成されないので、特に低域の周波数成分が多い定常騒音については、第２マイクロホンによって集音されたものが、そのまま、スピーカユニットから出力される。つまり、第２マイクロホンによって定常騒音がスピーカユニットから出力されてしまうので、ノイズキャンセル効果を阻害する要因となる。このように、従来から知られているノイズキャンセルヘッドホンにおけるトークスルー機能には、複数の課題がある。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、ヘッドホンに設けられたマイクロホンによって集音される外部音のうち、騒音は打ち消しつつ、本来は聞こえた方がよい音（人の声など）は、ヘッドホンの遮音特性によって減衰する減衰量を補完し、使用者が聞きたい外部音を明確に聞くことができるノイズキャンセルヘッドホン及びノイズキャンセルイヤーマフを提供することを目的とする。

本発明は、密閉型のノイズキャンセルヘッドホンに関するものであって、外部音に対する遮音特性を備えるイヤーカップと、上記外部音を集音するマイクロホンと、上記集音された外部音のうち、上記イヤーカップでは減衰せずに透過する音を打ち消すキャンセル信号を生成するキャンセル信号生成回路と、上記外部音のうち、上記ヘッドホンの遮音特性による特定の周波数帯域の減衰を補完する補完信号を生成する補完信号生成回路と、上記補完信号と上記キャンセル信号を出力するスピーカユニットと、を有し、上記補完信号生成回路は、上記遮音特性と逆の周波数特性を有するフィルター回路であって、上記補完信号は、上記遮音特性により減衰する上記外部音の上記特定の周波数帯域のゲインを上げる信号である、ことを主な特徴とする。

また本発明は、上記ノイズキャンセルヘッドホンにおいて、フィルター回路は、マイクロホンの出力信号とキャンセル信号の差分を出力する差分演算回路と、差分演算回路の出力信号から所定の帯域のみを抽出する帯域フィルター回路からなることを特徴とする。

また本発明は、上記ノイズキャンセルヘッドホンにおいて、帯域フィルター回路は、音声帯域のみを抽出するものであることを特徴とする。

また本発明は、上記ノイズキャンセルヘッドホンにおいて、スピーカユニットからの補完信号の出力を切り替えるスイッチ回路をさらに有することを特徴とする

また本発明は、上記ノイズキャンセルヘッドホンにおいて、補完信号の信号レベルを検出するレベル検出回路をさらに有し、検出された補完信号の信号レベルが、所定のレベルよりも大きいとき、補完信号の出力を停止するようにスイッチ回路を動作させることを特徴とする。

また本発明は、上記ノイズキャンセルヘッドホンにおいて、補完信号の所定の帯域の信号レベルを検出する帯域レベル検出回路をさらに有し、検出された補完信号の所定の帯域の信号レベルが、所定のレベルよりも大きいとき、補完信号の出力を停止するようにスイッチ回路を動作させることを特徴とする。

また本発明は、上記ノイズキャンセルヘッドホンにおいて、補完信号が比較される所定のレベルは、可変であることを特徴とする。

また本発明は、上記ノイズキャンセルヘッドホンにおいて、補完信号が比較される所定のレベルを利用者が可変することができる操作部をさらに有することを特徴とする。

また本発明は、上記ノイズキャンセルヘッドホンにおいて、補完信号が比較される所定のレベルを利用者が可変することができる操作部をさらに有することを特徴とする。

また本発明は、密閉型のノイズキャンセルイヤーマフであって、外部音に対する遮音特性を備えるイヤーカップと、上記外部音を集音するマイクロホンと、上記外部音のうち、上記遮音特性による減衰はせず上記イヤーカップを透過する音を打ち消すキャンセル信号を上記マイクロホンの出力信号に基づいて生成するキャンセル信号生成回路と、上記遮音特性とは逆の周波数特性を有するフィルター回路を備え、上記マイクロホンの出力信号に基いて、上記遮音特性とは逆の周波数特性を有する補完信号を生成する補完信号生成回路と、上記補完信号と上記キャンセル信号を出力するスピーカユニットと、を有することを特徴とする。

本発明によれば、外部音を集音するマイクロホンの出力に、キャンセル信号の逆位相特性を加算し、パッシブ及びアクティブな遮音特性を補完することができる。しかも低域の定常雑音を遮音しながら外部の聞きたい音を自然な音量で聞くことができる。ここで、「自然な音量」とは、ヘッドホンを装着していない状態で聞こえる外部音の音量をいう。

また、本発明によれば、外部騒音がある程度の大きさを超えるときには遮音特性に対する補完量を減らし、通常のノイズキャンセル効果を維持する。これによって、大音量下でも耳（鼓膜）へのダメージを与えないようにすることができる。このように、使用者の環境や状況に適したノイズキャンセル効果を発揮するノイズキャンセルヘッドホンを得ることができる。

さらに、本発明によれば、外部音を集音するマイクロホンとは別に、トークスルー用のマイクロホンを設けることなく、一つのマイクロホンで外部音に含まれる目的音も集音することができる。

本発明に係るノイズキャンセルヘッドホンの例を示す機能ブロック図である。 上記ノイズキャンセルヘッドホンの周波数特性を表したグラフである。 本発明に係るノイズキャンセルヘッドホンの別の例を示す機能ブロック図である。 本発明に係るノイズキャンセルヘッドホンのさらに別の例を示す機能ブロック図である。 本発明に係るノイズキャンセルヘッドホンのさらに別の例を示す機能ブロック図である。 本発明に係るノイズキャンセルイヤーマフの例を示す機能ブロック図である。

以下、本発明に係るノイズキャンセルヘッドホンの実施例について説明する。図１は、本発明に係るノイズキャンセルヘッドホンの例を示す機能ブロック図である。図１においてノイズキャンセルヘッドホン１００は、マイクロホン１と、マイクアンプ２と、キャンセル信号生成回路３と、ヘッドホンアンプ４と、ヘッドホンユニット５と、補完信号生成回路６と、アンプ７と、スイッチ回路８と、加算回路９と、ヘッドホンアンプ１０と、スイッチ操作部１１と、楽音信号入力端子１２と、を有してなる。

マイクロホン１は、図示しないノイズキャンセルヘッドホン１００の構成体（イヤーカップやヘッドバンドなど）に取り付けられている。このマイクロホン１（図１においてはマイク１と表示）が、外部音を集音して電気信号に変換し出力する。マイクアンプ２は、マイクロホン１の出力信号を増幅してキャンセル信号生成回路３に出力する増幅回路である。キャンセル信号生成回路３は、マイクアンプ２の出力信号に基づいて、外部音のうちイヤーカップやイヤーパットを通過して利用者に届く音（利用者に聞こえる音）の逆位相特性を有する信号（キャンセル信号）を生成し出力する回路である。言い換えると、キャンセル信号生成回路３は、ヘッドホンの遮音特性では減衰せずに透過して聞こえる音をキャンセル（消去）する信号を生成し出力する回路である。

ヘッドホンアンプ４は、キャンセル信号によってヘッドホンユニット５を駆動するための増幅回路である。ヘッドホンアンプ４によって駆動されたヘッドホンユニット５が、キャンセル音を出力する。ヘッドホンユニット５は、キャンセル信号と、後述する補完信号または補完信号と楽音信号の合成信号を出力するスピーカユニットを備える。キャンセル信号がヘッドホンユニット５から出力されると、ヘッドホンの遮音特性では減衰せず、利用者に聞こえる外部音をキャンセルする効果が生じる。

補完信号生成回路６は、マイクアンプ２から出力される信号に基づいて、ヘッドホンの遮音特性による減衰を補完する補完信号を生成する回路である。補完信号は、ヘッドホンの遮音特性によって減衰してしまうと不都合な目的音（例えば人の声）の減衰量を補完する信号である。すなわち、ヘッドホンを装着していない状態と同等のレベルで人の声等の目的音が聞こえるようにするため、遮音特性によって減衰する特定の周波数帯域のゲインを上げる効果を発揮する信号をいう。補完信号生成回路６は、フィルター回路であって、複数のフィルターを組み合わせることで、上記の効果を発揮する補完信号（ヘッドホンの遮音特性とは逆の周波数増幅特性を有する信号）を出力する。

アンプ７は、補完信号生成回路６から出力される補完信号を増幅する増幅回路である。スイッチ回路８は、アンプ７から出力される補完信号を、ヘッドホンユニット５に向けて出力するか否かを切り替える回路である。スイッチ回路８の切り替えによって、ヘッドホンユニット５から補完音が出力されるか否かを切り替える。スイッチ回路８は、利用者が操作可能な態様において、ヘッドホンの構成体などに取り付けられたスイッチ操作部１１によって切り替え動作をする。つまり、利用者がスイッチ操作部１１を操作することで、補完音の出力の有無が切り替えられる。補完音は、上記にて説明をしたように、目的音が聞こえるようにする効果を発揮する。すなわち、スイッチ操作部１１によって、目的音がより聞こえるように、ノイズキャンセルヘッドホン１００の動作を切り替えることができる。言い換えると、スイッチ操作部１１によって、ノイズキャンセルヘッドホン１００が備える、いわゆるトークスルー機能に相当する機能のＯＮ−ＯＦＦを切り換えることができる。

加算回路９は、補完信号と、図示しない楽音再生装置（オーディオプレーヤなど）が接続される楽音信号入力端子１２から入力される楽音信号とを、加算して出力する回路である。ヘッドホンアンプ１０は、加算回路９の出力信号によってヘッドホンユニット５を駆動して、楽音、または楽音と補完音の合成音を出力するための増幅回路である。

ヘッドホンユニット５は、２つの入力端子を備えている。一方の端子にはキャンセル信号が入力され、他方の端子には、楽音信号と補完信号が入力される。図１において、ノイズキャンセルヘッドホン１００は、ヘッドホンユニット５のプラス端子側に補完信号と楽音信号が入力され、マイナス端子側にキャンセル信号が入力されるように構成されている。ヘッドホンユニット５が備える２つの端子に、キャンセル信号と楽音信号とをそれぞれ別々に入力することで、キャンセル信号の影響で楽音の音質が劣化することを防ぐことができ、より高音質の楽音を聞くことができる。また、本実施形態に係るノイズキャンセルヘッドホン１００において、ヘッドホンユニット５の両端子への入力は、上記と逆にしてもよい。すなわち、プラス端子側にキャンセル信号が入力され、マイナス端子側に補完信号と楽音信号が入力されるようにしてもよい。

次に、上記の構成からなるノイズキャンセルヘッドホン１００の動作について説明する。図１においては図示しないヘッドホンの構成体であるイヤーカップやイヤーマフは、外部音が利用者の耳に到達するまでに、一定の減衰を与える遮音特性を有している。ノイズキャンセルヘッドホン１００が備えるマイクロホン１は、ヘッドホン匡体の外側に設けられて、外部音を集音している。よって、マイクロホン１が集音した音は、利用者に聞こえる外部音と同等ではない。そこで、実際に利用者に聞こえる外部音を消音するために、キャンセル信号生成回路３は、ヘッドホンの遮音特性で減衰せず透過する音の逆位相特性を有するキャンセル信号を生成するように構成されている。

キャンセル信号がヘッドホンユニット５から出力されると、キャンセル音によって外部音が消音される。しかし、外部音の中には聞こえた方が良い音、聞こえて欲しい音（目的音）が含まれていることがある。目的音の具体的な例は人の声である。キャンセル音によって、目的音まで消音されると、ノイズキャンセルヘッドホン１００を利用しているときに会話がしづらい。ノイズキャンセルヘッドホン１００を利用しているときに会話するならば、ノイズキャンセルヘッドホン１００を取り外すか、ノイズキャンセルヘッドホン１００の動作を停止しなければならない。しかしながら、ノイズキャンセルヘッドホン１００を取り外す等行うと、周囲の外部音によって、人の声が聞こえにくくなることが予想される。

そこで、本発明の実施形態に係るノイズキャンセルヘッドホン１００は、補完信号生成回路６が生成する補完信号によって、ヘッドホンの遮音特性によって減衰する外部音のうち、目的音に相当する特定の周波数帯域のゲインを高めて減衰量を補完するよう構成されている。すなわち、目的音に相当する特定の周波数帯域の音だけは、ノイズキャンセルヘッドホン１００を装着していない状態と同等の音の大きさで聞こえるようにする。これによって、特定の周波数帯域以外の外部音はキャンセル音によって消音され、特定の周波数帯域の外部音は、ノイズキャンセルヘッドホン１００を装着していない状態と同様に聞くことができるようなる。また、本実施例に係る効果として、騒音は打ち消された上で、目的音に相当する特定の周波数帯域の音はノイズキャンセルヘッドホン１００を装着していない状態と同等の大きさで聞こえるので、目的音がより鮮明に聞こえるようになる。

このように、本発明に係るノイズキャンセルヘッドホンによれば、外部音のうち不要な音をキャンセルしつつ、ヘッドホンを装着していないときと同じような自然な音量で周囲の人の声などを聞くことができる。これによって、好適な聴環境を得ることができる。

ここで、本発明に係るノイズキャンセルヘッドホンの効果について、さらに説明をする。図２は、本発明に係るノイズキャンセルヘッドホンの周波数特性を示すグラフであって、横軸は周波数を示し、縦軸はゲインを示している。図２においては、４つグラフ（１から４）が表されている。グラフ１は、本発明に係るノイズキャンセルヘッドホンを動作させているとき（キャンセル信号を出力しているとき）であって、補完信号の出力はスイッチ回路によって遮断されているときの周波数特性を示している。換言すれば、グラフ１は従来のノイズキャンセルヘッドホンと同様の周波数特性を示している。

グラフ２は、本発明に係るノイズキャンセルヘッドホンを動作させており、かつ、補完信号が出力されているときの周波数特性を示している。グラフ３は、ノイズキャンセルヘッドホンの遮音特性を示している。グラフ４は、マイクロホンによって集音される騒音の周波数特性を示している。

グラフ１によれば、本発明に係るノイズキャンセルヘッドホンは、キャンセル信号によって、１００Ｈｚよりも高い周波数に対してキャンセル効果を発揮し、周波数が高くなるほどキャンセル効果が大きくなる特性を備えている。目的音の例である人の声は主に８００Ｈｚ前後の周波数帯域であるから、キャンセル音によって、人の声もキャンセルされていることがわかる

グラフ１と比較してグラフ２を見れば本発明に係るノイズキャンセルヘッドホンの特異な効果は明確である。すなわち、グラフ２に示す周波数特性によれば、目的音の周波数帯域に相当する８００Ｈｚ前後の周波数帯域のゲインは、マイクロホンによって集音される外部音とほぼ同等の大きさになっている。すなわち、補完信号によって、この帯域の音が補完されて、聞こえ易くなっている。また、定常雑音の主な周波数帯域である２００Ｈｚ以下の低域は、従来のノイズキャンセルヘッドホンのキャンセル効果（グラフ１）と同等のキャンセル効果を発揮していることがわかる。

このように、本発明に係るノイズキャンセルヘッドホンによれば、密閉型のヘッドホンでは遮音することが困難な低域の定常雑音を消音することができ、しかも、会話に不要な２ｋＨｚ以上の高域においては、外部音は減衰しているので、会話するときの音声帯域がより明瞭に聞こえる状態となる。よって、本発明に係るノイズキャンセルヘッドホンによれば、従来のノイズキャンセルヘッドホンと同等の消音効果を維持しつつ、会話音をより自然な音量で聞くことができるようになる。

次に、本発明に係るノイズキャンセルヘッドホンの別の実施例について、図を用いて説明する。すでに説明をした実施例１に係るノイズキャンセルヘッドホン１００と同じ構成については、説明を省略する。図３において、ノイズキャンセルヘッドホン１００ａは、実施例１の補完信号生成回路６（図１）の代わりに、差分演算回路１５と帯域フィルター回路１６を有している。差分演算回路１５には、ヘッドホンアンプ４から出力されるキャンセル信号とマイクアンプ２から出力される外部音に係る信号が入力されている。

差分演算回路１５は、入力される２つの信号の差分を出力する回路である。すなわち、マイクアンプ２の出力信号に対するキャンセル信号の差分を出力する。言い換えると、差分演算回路１５では、マイクアンプ２の出力信号（外部音に係る信号）にキャンセル信号の逆位相特性を加算することになる。こうして生成される差分演算回路１５の出力信号は、ヘッドホンの遮音特性によって減衰した音を補完する信号となる。

差分演算回路１５の出力信号を所定の帯域のみを通過させる帯域フィルター回路１６を介してヘッドホンユニット５に向けて出力することで、低域の遮音特性を維持しつつ、ヘッドホンの遮音特性によって減衰した目的音に相当する特定の周波数帯域のゲインを上げることができる。なお、帯域フィルター回路１６は、音声等の周波数帯域を通過させるフィルター回路であれば、ハイパスフィルター、バンドパスフィルターなどを用いることができる。

本実施例に係るノイズキャンセルヘッドホン１００ａによれば、帯域フィルター回路１６から出力される補完信号によって、目的音に相当する特性の周波数帯域の減衰量が補完され、かつ、キャンセル信号によって、遮音特性によって減衰する騒音は打ち消されるので、利用者は、騒音は打ち消されながらも、目的音（人の声など）は、あたかもヘッドホンを装着していない状態と同等の自然な音量で聞くことができる。

このように、本発明に係るノイズキャンセルヘッドホンによれば、密閉型のヘッドホンでは遮音することが困難な低域の定常雑音を消音することができ、しかも、会話に不要な２ｋＨｚ以上の高域においては、外部音は減衰しているので、会話するときの音声帯域がより明瞭に聞こえる状態を得ることができる。よって、本発明に係るノイズキャンセルヘッドホンによれば、従来のノイズキャンセルヘッドホンと同等の消音効果を維持しつつ、会話音をより自然な音量で聞くことができるようになる。

次に、本発明に係るノイズキャンセルヘッドホンの別の実施例について図を用いて説明する。すでに説明をした実施例１及び実施例２に係るノイズキャンセルヘッドホン１００、１００ａと同じ構成については、説明を省略する。

図４において、ノイズキャンセルヘッドホン１００ｂは、アンプ７の出力信号、すなわち、補完信号のレベルを検出して、スイッチ回路１７を操作するレベル検出回路１８をさらに備えている。

レベル検出回路１８は、補完信号のレベルが予め規定する閾値よりも大きいとき、制御信号をスイッチ回路１７に対して出力する。スイッチ回路１７は、スイッチ操作部１１の操作によって「自動」モードが選択されているとき、レベル検出回路１８から制御信号を受けてスイッチを開放する構成を有している。すなわち、レベル検出回路１８から制御信号が出力されると、言い換えれば、補完信号が所定のレベルよりも大きいときは、スイッチは開放されて、補完音がヘッドホンユニット５から放音されなくなる。

これによって、大きな騒音がマイクロホン１にて集音されたとき、ヘッドホンユニット５からはキャンセル信号が出力されるのみで、補完信号は出力されず外部音は遮音特性によって減衰した状態となるので、大きな音によって、鼓膜を痛める事態を避けることができる。

次に本発明に係るノイズキャンセルヘッドホンのさらに別の実施例について図を用いて説明する。図５に示すノイズキャンセルヘッドホン１００ｃは、実施例１、実施例２および実施例３において説明した構成と同じ構成を含む。以下の説明においては、実施例１、２および実施例３とは異なる構成を中心に説明をする。

図５においてノイズキャンセルヘッドホン１００ｃは、ノイズキャンセル信号生成回路３から出力されるキャンセル信号を所定の増幅度をもって増幅して出力するアンプ１３と、アンプ１３からの信号と、補完信号を加算増幅して出力する加算増幅回路１４と、備えている。

本実施例に係るノイズキャンセルヘッドホン１００ｃは、キャンセル信号と補完信号を加算した信号を、ヘッドホンアンプ４を介してヘッドホンユニット５の一方の端子（図５においてはマイナス端子）に入力し、楽音信号はヘッドホンアンプ１０を介して他方の端子（図５においてはプラス端子）に入力するように構成されている。

次に、本発明に係るノイズキャンセルイヤーマフの実施例について、図６を用いて説明をする。図６においてノイズキャンセルイヤーマフ２００は、図示しないイヤーマフ匡体（イヤーカップやヘッドバンドなど）に取り付けられ、騒音や外部音を集音するマイクロホン１と、マイクロホン１の出力信号を増幅するマイクアンプ２と、マイクアンプ２から出力される信号に基づいて、ヘッドホンの遮音特性によって減衰した騒音の逆位相特性を有するキャンセル信号を生成するノイズキャンセル信号生成回路３と、キャンセル信号を所定の増幅度をもって増幅して出力するヘッドホンアンプ４と、マイクアンプ２から出力される信号に基づいて、ヘッドホンの遮音特性による減衰を補完する補完信号を生成する補完信号生成回路６と、補完信号生成回路６から出力される補完信号を増幅するアンプ７と、補完信号の出力を切り替えるスイッチ回路８と、ヘッドホンの匡体（イヤーカップなど）に利用者が操作可能な態様において取り付けられ、利用者の操作によってスイッチ回路８を開閉するスイッチ操作部１１と、補完信号を増幅するヘッドホンアンプ１０と、２つの入力端子を有し、ヘッドホンアンプ４の出力信号を一方の端子に入力し、ヘッドホンアンプ１０の出力信号を他方の端子に入力し、電気音響変換によりキャンセル音と補完音を出力するヘッドホンユニット５と、を有してなる。

言い換えると、本実施例に係るノイズキャンセルイヤーマフ２００は、実施例１に示したノイズキャンセルヘッドホン１００から楽音入力端子１２、加算回路９、除いた構成を有してなる。

本実施例に係るノイズキャンセルイヤーマフによれば、ノイズキャンセルイヤーマフ自身が有する遮音特性によって減衰する特定の周波数帯域の音、例えば人の声などを、マイクロホン１を用いて集音し、補完信号生成回路６によって、当該音の減衰量を補完する補完信号を生成して、出力することができる。これによって、外部の騒音をキャンセルしつつ、目的音については、ノイズキャンセルイヤーマフを装着していないときと同じような自然な音量で聴くことができる。

以上のように、本発明に係るノイズキャンセルヘッドホンおよびノイズキャンセルイヤーマフは、ヘッドホンまたはイヤーマフ自身のパッシブ遮音特性を補完し、あたかもヘッドホンまたはイヤーマフを装着していないような音量と自然な音質で外部音を聴くことができる。

このように、本発明に係るノイズキャンセルヘッドホンおよびノイズキャンセルイヤーマフによれば、ノイズキャンセルヘッドホン等を装着していることで、本来は聞こえて欲しい音、例えば人の声なども遮音特性よって減衰してしまうところ、補完信号によって、減衰量を補完されて、あたかもノイズキャンセルヘッドホン等を装着していないような音量で、人の声などを聴くことができる。同時に、キャンセル信号によって、騒音分は消音されるので、聞こえて欲しい音がより鮮明に聞こえるようになる。

また、本発明に係るノイズキャンセルヘッドホンおよびノイズキャンセルイヤーマフによれば、使用者が設定したノイズレベルや難聴になる可能性がある大きなレベルを自動的に検知し、このようなレベルの外部音が入力されたときは補完信号の出力を自動的に停止することができ、かつ、キャンセル信号のみを出力することができるので、外部音が小さいときは低域以外の外部音を、あたかもノイズキャンセルヘッドホン等を装着していないような音量と音質で聴くことができる。

したがって、本発明に係るノイズキャンセルヘッドホンおよびノイズキャンセルイヤーマフによれば、装着しているときに話かけられたとしても、装着したままで会話することができる。さらに、低域の騒音はキャンセルされるため、相手の声がより鮮明に聞こえるようになる。外部音として聞こえる周波数帯域を調整することで、人の声の他に、安全に移動するときに必要な音（警報等）を自然な音量で聞こえるようにすることができるので、ノイズキャンセルヘッドホンまたはノイズキャンセルイヤーマフを安全に装着し続けることができる。

１ マイクロホン
２ マイクアンプ
３ キャンセル信号生成回路
４ ヘッドホンアンプ
５ ヘッドホンユニット
６ 補完信号生成回路
７ アンプ
８ スイッチ回路
９ 加算回路
１０ ヘッドホンアンプ
１１ スイッチ操作部
１２ 楽音入力端子
１３ アンプ
１４ 加算増幅回路
１５ 差分演算回路
１６ 帯域フィルター回路
１７ スイッチ回路
１８ レベル検出回路
１００ ノイズキャンセルヘッドホン
２００ ノイズキャンセルイヤーマフ

Claims (9)

1. 外部音に対する遮音特性を備えるイヤーカップと、
   上記外部音を集音するマイクロホンと、
   上記集音された外部音のうち、上記イヤーカップでは減衰せずに透過する音を打ち消すキャンセル信号を生成するキャンセル信号生成回路と、
   上記外部音のうち、上記ヘッドホンの遮音特性による特定の周波数帯域の減衰を補完する補完信号を生成する補完信号生成回路と、
   上記補完信号と上記キャンセル信号を出力するスピーカユニットと、を有し、
   上記補完信号生成回路は、上記遮音特性と逆の周波数特性を有するフィルター回路であって、
   上記補完信号は、上記遮音特性により減衰する上記外部音の上記特定の周波数帯域のゲインを上げる信号である、
   ことを特徴とする密閉型のノイズキャンセルヘッドホン。
2. 上記フィルター回路は、
   上記マイクロホンの出力信号と上記キャンセル信号の差分を出力する差分演算回路と、
   上記差分演算回路の出力信号から所定の帯域のみを抽出する帯域フィルター回路と、を有する、請求項１記載のノイズキャンセルヘッドホン。
3. 上記帯域フィルター回路は、音声帯域のみを抽出するものである、
   請求項２記載のノイズキャンセルヘッドホン。
4. 上記スピーカユニットからの上記補完信号の出力を切り替えるスイッチ回路をさらに有する、
   請求項１記載のノイズキャンセルヘッドホン。
5. 上記補完信号の信号レベルを検出するレベル検出回路をさらに有し、
   検出された上記補完信号の信号レベルが、所定のレベルよりも大きいときは、上記補完信号の出力を停止するように上記スイッチ回路を動作させる、
   請求項４記載のノイズキャンセルヘッドホン。
6. 上記補完信号の所定の帯域の信号レベルを検出する帯域レベル検出回路をさらに有し、
   検出された上記補完信号の所定の帯域の信号レベルが、所定のレベルよりも大きいとき、上記補完信号の出力を停止するように上記スイッチ回路を動作させる、
   請求項４記載のノイズキャンセルヘッドホン。
7. 上記補完信号が比較される所定のレベルは、可変である、
   請求項５、６記載のノイズキャンセルヘッドホン。
8. 上記補完信号が比較される所定のレベルを利用者が可変することができる操作部をさらに有する、請求項５、６記載のノイズキャンセルヘッドホン。
9. 外部音に対する遮音特性を備えるイヤーカップと、
   上記外部音を集音するマイクロホンと、
   上記外部音のうち、上記遮音特性による減衰はせず上記イヤーカップを透過する音を打ち消すキャンセル信号を上記マイクロホンの出力信号に基づいて生成するキャンセル信号生成回路と、
   上記遮音特性とは逆の周波数特性を有するフィルター回路を備え、上記マイクロホンの出力信号に基いて、上記遮音特性とは逆の周波数特性を有する補完信号を生成する補完信号生成回路と、
   上記補完信号と上記キャンセル信号を出力するスピーカユニットと、
   を有する密閉型のノイズキャンセルイヤーマフ。

Images