JPH03215000A - イヤホン - Google Patents

イヤホン

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JPH03215000A
JPH03215000A JP2291675A JP29167590A JPH03215000A JP H03215000 A JPH03215000 A JP H03215000A JP 2291675 A JP2291675 A JP 2291675A JP 29167590 A JP29167590 A JP 29167590A JP H03215000 A JPH03215000 A JP H03215000A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は一般にイヤホン、特に特別に軽量のコンパクト
な構造のイヤホンにおける雑音をアクチブに減少させる
新しい装置および技術に関する。
背景技術のために、米国特許第４，６４４．５８１号明
細書および第４．４５５，６７５号明細書、並びに米国
出願番号０７７１３８．０９５号明細書を参照する。
［・従来技術］ これらの文献によると、外部雑音および同じ空洞中のヘ
ッドホン駆動装置によって生成された音の合計に対応し
た信号を供給する空洞内において圧力感応性マイクロホ
ンのような電気音響変換器およびヘッドホン空洞か使用
されている。結合装置は、再生される入力信号と空洞中
のヘッドホン駆動装置の出力との間の雑音その他の差を
表すエラー信号を生成するために再生されることを所望
された入力信号とこの変換信号を結合する。結合装置を
含むサーボは、大きく減少されて再生されることを所望
された信号が供給される入力と耳との間に実質的に均一
の周波数応答特性を有する外部雑音および歪みの著しく
減少された出力音響信号を耳で生成するためにこれらの
エラー信号を補償する補償装置を含む。
［発明の解決しようとする課題］ 本発明の重要な目的は、軽量で、コンパクトで、快適な
アクチブ雑音減少システムにおける改善されたイヤホン
を提１共することである。
［課題解決のための手段］ 本発明によると、電気信号に電気音響エネルギを変換す
る第１の電気音響変換器と、外耳内に位置されるのに十
分に小さいシェル中において音響エネルギに電気エネル
ギを変換する第１の電気音響変換器に隣接した第２の電
気音響変換器とを含む装置がある。本発明の１つの観点
によると、シェルは多数の外耳の内側に適合するように
形成される。本発明の別の観点によると、シェルは個々
の利用者の外耳の内側に適合させるように個人別にモー
ルドされる。本発明の別の観点によると、第２の電気音
響変換器の少なくとも一部分は内耳から遠い外部または
後方空洞より内耳に近い内部または前方空洞との間の境
界にある。第１の電気台響変換器は第２の電気音響変換
器に近い前方空洞内に位置される。第１の電気音響変換
器は典型的に第２の電気音響変換器の駆動装置ダイヤフ
ラムに垂直なマイクロホンダイヤフラムを有するマイク
ロホンであって、典型的には重く制動されたイヤホン駆
動装置であることか好ましい。本発明の別の観点による
と、シェルは第２の電気音響変換器に面した開口内に形
成され、微細なワイヤメッシュのような音響抵抗材料に
よってカバーされる。本発明の別の観点によると、後方
空洞は前方または内部空洞の部分によって少なくとも部
分的に同軸的に包囲された管であり、空洞はそれぞれオ
ープンセルフォームでほぼ満たされていることが好まし
い。ポリウレタンフィルムの層はシェルの外側の一部に
沿ってシリコンゲルの層を閉込める。
本発明の種々の別の特徴および利点は、以下の詳細な説
明および添付図面から明らかになるであろう。
［実施例コ 第１図を参照すると、上記の米国特許第４．８４４，５
８１号明細書の第１図に実質的に対応した本発明を含む
システムの論理装置を示すブロック図である。信号結合
器３０は、マイクロホン前置増幅器３５によって供給さ
れるフィードバック信号と入力端子２４上のイヤホンに
よって再生されることを所望される信号を代数的に結合
する。信号結合器３０は、高レヘルの信号のレベルを限
定する圧縮器３１に結合された信号を供給する。圧縮器
３ｌの出力は補償装置３１Ａに供給される。補償装置３
１Ａは、開ル−プ利得がナイキスト（　Ｎ　ｙｑｕｉｓ
ｔ）安定基準に適合することを保証するための補償回路
を含んでいるため、システムはループか閉じられたとき
発振しない。示されたシステムは左右の耳のそれそれに
対して一つづつ設けられる。
パーワ増幅器３２は補償器３１Ａからの信号を増幅し、
マイクロホン１ｌによって与えられ変換された結合音響
圧力信号を供給するために円３６として表された空洞ｌ
２において結合音響圧力信号を生成するように音響入力
端子２５として表わされた領域から空洞１２に入る外部
雑音信号と結合される空洞ｌ２において音響信号を供給
するイヤホン駆動装置１７を励起する。マイクロホン増
幅器３５は変換された信号を増幅し、信号結合器３０に
それを送る。
第２図を参照すると、本発明の実施例の直径方向の断面
図が示されている。マイクロホン１１は前方空洞Ｌ２Ａ
に位置され、好ましくは重く制動された駆動装置ｌ７が
内部または前方空洞１２Ａと外部または後方空洞１２Ｂ
との間の境界に沿って位置されている。前方または内部
空洞＋２Ａは後方または外部空洞１２１）を同軸方向に
包囲する部分１２ｃを有する。後方または外部空洞１２
Ｂおよび部分１２ｃを有する前方空洞１２Ａは、オープ
ンセルフォーム１３Ｂおよび１３Ａでそれぞれ満たされ
ている。典型的にプラスチックから形成されるシエル１
４は後方または外部部分１４Ａおよび前方または内部部
分１４Ｂを含み、微細なワイヤメッシュのような音響抵
抗材料１５によってカバーされた開口１４Ｃにより形成
された前方または内部部分１４Ｂと結合されている。
クッションｌ６はポリウレタンフィルム１６Ｂによりカ
バーされたシリコンゲルｌ６＾から形成され、入口から
耳溝にマイクロホン１１を移動せずに異なる耳に対する
適合し密封するように成形される。駆動装置ｌ７のダイ
ヤフラムの後方または外部は示されているように外側で
開いている後方または外部空洞１２Ｂを通して外部に露
出されている。
構造的な構成を記載してきたか、以下本発明の原理を示
す。本発明は比較的コンパクトで軽量であり、着用者に
快適さを提供する。外耳中の配置構造は、大きいイヤカ
ップおよび大きい周辺クッションを有する構造に比べて
寸法およびｆｆｉｆｆｉを減少させる。本発明はさらに
著しく雑音を減衰させる。
システムの重要な観点は安定性を維持することである。
本発明は、大きい利得および位相マージンを提供するよ
うに駆動装置ｌ７とマイクロホン１ｌとの間の伝達関数
を修正する構造を含む。伝達関数は変換器だけでなく、
変換器が設けられている空洞の音響性にも依存し、異な
る外耳特性を有する個々の利用者によって異なっている
。高周波での変化はヒトの耳溝、容積、寸法およびこま
くインピーダンスの変化によって発生される。伝達関数
に対するこれらの変化の影響は、前方または内部空洞１
２Ａにおいて比較的大きい容積を設定することによって
減少されることができる。
第３図および第４図を参照すると、高および低周波数で
のシステムの各伝達関数を特徴付ける簡単化された等価
な電気回路が示されている。ＣＤは駆動装置１７のコン
ブライアンスであり、ＭＤは駆動装置ｌ７のマスであり
、ＣＦは前方または内部空洞１２Ａのコンブライアンス
であり、Ｃａは耳溝空洞のコンブライアンスであり、Ｒ
ｎは駆動装置ｌ７の抵抗である。前方空洞容積が条件Ｃ
Ｄ　＞ＣＰ〉Ｃεを満足するように選択された場合、伝
達関数は、以下の関係により近似されることができ、耳
溝コンプライアンスの関数ではない（耳溝の平均容積は
約２ｃｃである）。
Ｖｏ　／ＶＩＮ＝１／　（Ｓ２　Ｍｐ　ｃ，＋　１）第
４図において、Ｒ５は音響抵抗ｌ・５の抵抗であり、Ｍ
Ｌは前方空洞１２Ａと外耳との間の漏洩のマスを表す。
抵抗スクリーンｌ５がないと、システムの応答特性は安
定性の問題を生じさせる１８０°の位相シフトを発生さ
せる第２のオーダーのロールオフが生じる。この問題は
低周波数の電子的補償によって克服されることかできる
が、しかしながらこの方法はシステムのダイナミック範
囲を制限する。本発明による好ましい方法は前方または
内部空洞１２Ａにおけるシェル１４Ｂの開口１４ｃ中に
抵抗素子１５を設けることである。抵抗素子は、消去に
あまり影響を与えないように十分に低い抵抗で選択され
ることが好ましい。
第５Ａ図および第５Ｂ図を参照すると、システム応答が
下方の曲線によって表された抵抗スクリーンにより導か
れた比較的小さい減衰および１８００の位相シフトの消
滅を示すシステムの振幅および位相応答に関する抵抗ス
クリーンｌ５の影響をそれぞれ表したグラフが示されて
いる。
本発明の利点は、小さい駆動装ｉｔｌ７を使用し、耳溝
の入口の近くに感知マイクロホン１１を位置することに
よりアクチブな消去の帯域幅が上記の特許明細書に記載
された周辺システムにより実際に利用できるほぼ２倍の
高さの１５００Ｈ　ｚまで拡大されることができること
である。本発明の別の特徴は、雑音保護を効果的に行う
ために高周波数における著しい量の受動減衰である。受
動減衰は前方または内部空洞の漏洩および容積の関数で
ある。
小さい構造に対してこの容積は約１０ｃｃを越えてはな
らないことが好ましいことが認められた。受動減衰に対
して好ましい方法は、後方空洞容積を少し有する、また
は全く持たない前方空洞としてシェルの利用可能な容積
のほぼ全てを使用することてあることが認められた。
第６図を参照すると、受動的な伝送損失分析用の等価電
気回路が示されている。非常に良好な密封でさえも漏洩
マスＭＬは駆動装置のインピーダンスＣＯＳＲＯ，ＭＯ
に対して優勢であり、後方空洞１２Ｂを通る駆動装置の
開いた後部はシステム特性をそれ程劣化しないことか実
験的に決定された。
第７図を参照すると、前方または内部空洞か閉または開
の後部に関して大きい場合の受動減衰の差か無視できる
ほど小さいことを示し、開放した後部で小さい容積の前
方または内部空洞を使用した場合よりも著しく良好な受
動減衰を提供することを表すグラフか示されている。
本発明の特徴は非常に小さい駆動装置１７を使用し、結
果的に小さい構造において広い消去帯域幅を提供するこ
とである。駆動装置の最大パワー処理能力は典型的に駆
動装置の寸法に関連し、駆動装置の効率は典型的に後方
または外部空洞１２Ｂの容積に関連している。高い出力
のために、後方または外部空洞を全く使用しないことか
望ましい。
第８図を参照すると、ほぼ２ｅｅの後方または外部空洞
を伴う出力に比較された後方空洞のない出力増加を表し
たグラフか示されている。
本発明の好ましい形態は、各耳への個人別フィット部分
を有するシェル構造を含む。第９図を参照すると、本発
明の１形態の平面図か示されている。第９Ａ図および第
９Ｂ図は、音響抵抗ｌ５を露出する耳溝への入口におけ
る開口１４Ｅを形成されたシェルｌ４上にスナップで結
合した個人別のスナップオン方式の耳空洞モールド１４
Ｄを示す第９図のＡ−ＡおよびＢ−Ｂにおける断面図で
ある。外耳軸に垂直な駆動装置１７のダイヤフラムと共
に配向された駆動装置ｌ７およびマイクロホン１ｌが示
されている。個人別耳空洞モールド１４０は、補聴器の
個人別モールドと実質的に同じ方法で形成されてもよい
。
以上、大きいアクチブ雑音消去を行うシステムにおいて
コンパクトで軽量のイヤホンを提供する新しい装置およ
び技術が説明されてきた。別の実施例は特許諸求の範囲
内で可能である。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明を内蔵したシステムを示すブロック図で
ある。 第２図は本発明の実施例の軸方向の断面図である。 第３図および第４図は、高および低周波数における本発
明によるシステムの伝達関数を特徴づける等ｌｉｌＩｉ
電気回路をそれぞれ示す。 第５Ａ図および第５Ｂ図は、システムの大きさおよび位
相応答に対する抵抗スクリーンの各影響を表したグラフ
である。 第６図はシステムの受動伝送損失をモデル化した等価電
気回路を示す。 第７図は、受動減衰に対する前方または内部空洞および
開いた後部の容積の影響を示す。 第８図は駆動装置の効率に対する２ｃｃの後方空洞の影
響を示す。 第９図は、左耳中の本発明の実施例の素子を示す平面図
である。 第９Ａ図は第９図のＡ−Ａにおける断面図である。 第９Ｂ図は第９図のＢ−Ｂにおける断面図である。 １１・・・マイクロホン、ｌ２・・・空洞、［４・・・
シェル、ｌ５・・・抵抗素子、１６・・・クッション、
ｌ７・・・駆動装置、３０・・・信号結合器、３ｌ・・
・圧縮器、３１Ａ・・・補償装置、３５・・・前置増幅
器。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）アクチブ雑音減少システムにおいて使用するため
    のイヤホン装置において、 外耳の内側に前記シェルおよび第１および第２の電気音
    響変換器を適合させる寸法および形状の第１および箪２
    の隣接した電気音響変換器に適合するシェルを含む装置
    を具備しているイヤホン装置。
  2. （２）前記シェルは着用者の外耳に対して個人別でモー
    ルドされる請求項１記載のイヤホン装置。
  3. （３）前記シェルはスナップオン式の空洞モールドを含
    む請求項２記載のイヤホン装置。
  4. （４）前記シェルは前方および後方空洞を形成され、 前記第１の電気音響変換器は前記前方空洞におけるマイ
    クロホンであり、 前記第２の電気音響変換器は前記前方および後方空洞間
    の境界の少なくとも一部を形成する駆動装置である請求
    項１記載のイヤホン装置。
  5. （５）前記前方空洞は少なくとも部分的に同軸的に前記
    後方空洞を包囲している請求項４記載のイヤホン装置。
  6. （６）前記前方空洞は音響抵抗を有する材料で被覆され
    た開口を形成される請求項１乃至５のいずれか１項記載
    のイヤホン装置。
JP29167590A 1989-10-27 1990-10-29 イヤホン Expired - Lifetime JP3483879B2 (ja)

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US07/427,767 US5305387A (en) 1989-10-27 1989-10-27 Earphoning

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US (1) US5305387A (ja)
EP (1) EP0425129B1 (ja)
JP (1) JP3483879B2 (ja)
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