JPH0389798A - 騒音低減ヘッドホン - Google Patents

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〕 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、装着時において耳の近傍に
設けられる第１のマイクロホンで外部騒音を収音し、こ
の第１のマイクロホンからヘッドホンまでの間の特性を
、外部騒音が耳道に到達する間の音響的な周波数特性に
対応し且つ位相を反転させるような特性の特性伝達手段
でイコライズし、このイコライズされた信号をヘッドホ
ンに供給して外部騒音を打ち消すようにしたものであっ
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のマイクロホンを設け、入力信号をヘッドホンに供
給して得られる第２のマイクロホンの出力信号と、入力
信号とによって特性伝達手段の伝達特性を制御すること
により、ヘッドホンの装着の仕方等によりヘッドホンの
伝達特性が変わっても、十分に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、周囲にこの再生音が漏
れて迷惑になったり、また、聴覚に支陣をきたしたりす
る。

また、ヘリコプタや飛行機の操縦士が管制等と交信を行
う際、コックビ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、所謂基当て型のヘッドホ
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、頭部に圧迫間が生じる。ま
た、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３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３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５
２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Ｎ、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Ｎｌ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′４Ｂ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４図のブロック線図を参照して説明する。

第４図は、第３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４図において、入力端子６１が外部騒音の入力端子に
対応し、出力端子６２が耳道５３Ａに伝わる音響出力端
子に対応する。

入力端子６１からの外部騒音Ｎ、は、遮音特性５９を介
して耳道５３Ａに到達するとともに、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Ｎ、
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。第４図に示すように、マイクロホン５２
の伝達関数をＭＳ！、制御回路４の伝達関数をｒｓａ、
アンプ５５の伝達関数をＡＳＳ、ヘッドホン５１の伝達
関数をＨｓＩとすると、ヘッドホン５１の出力の音圧Ｐ
ＳＩは、 Ｐｓ＋＝Ｎ＋−ＭｓｚＴＳ４Ａ５５Ｈ５＋となる。

そして、耳道５３Ａで、ヘッドホン５１の出力と耳道５
３Ａに到達する外部騒音Ｎ、とが音響的に加算される。

ヘッドホン５１の出力と耳道５３Ａに到達する外部騒音
Ｎｌとが音響的に加算されることが、第４図において加
算点６３で示されている。したがって、出力端子６２の
音圧Ｐ、ｔは、耳道５３Ａに到達する外部騒音Ｎ１の遮
音特性５９の伝達関数をＦ、とすると、 Ｐ５２＝ＮＩ　′Ｍｓｚｒｓ＜Ａｓ５Ｈｓ＋＋ＮＩ′Ｆ
＋＋＝Ｎ＋　（Ｍｓｚ　ｒ　５４ＡＳＳＨ５ｌ＋　Ｆ　
＋＋）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
おいて出力端子６２からの出力ＰＳ２をＯにすれば良い
。すなわち、制御回路５４の伝達関数ｒｓａを、 ＭｓｚｒｓａＡｓｓＨｓ＋＋Ｆｚ＝Ｏ Ｔｓ４＝　　Ｆｚ／ＭｓｚＡｓｓＨｓ＋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、オーブ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３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γ、４が予め求められた所定
の値で固定されている。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Ｈ２，は、ヘッドホ
ンの装着の仕方や耳５３の形状により変わってくる。ヘ
ッドホン５１の伝達関数Ｈ３Ｉが変われば、外部騒音が
聞こえなくなるようにするための制御回路５４の伝達関
数Ｔｓａが変わってくる。

特に、ヘッドホン５１としてオーブ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、密閉型
のヘッドホンに比べて、ヘッドホンの装着の仕方や耳５
３の形状による伝達関数１（ｓｉ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の装着の仕方や耳の形状に応じて、制御回路５４
の伝達関数γ、４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、電気的な出力信号を音響信号
に変換する電気−音響変換手段と、 第１の音響−電気変換手段からの出力信号が供給され、
第１の音響−電気変換手段から電気−音響変換手段まで
の間の特性を、外部騒音が耳道に到達する間の音響的な
周波数特性に対応し且つ位相を反転させるような特性と
する特性伝達手段と、装着時において電気−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
、入力信号を電気−音響変換手段に供給して得られる第
２の音響−電気変換手段の出力信号と、入力信号とによ
って特性伝達手段の伝達特性を制御する手段と を備えてなる騒音低減ヘッドホンである。

〔作用〕

耳道４Ａ内の音を検出するマイクロホン３が設けられる
。そして、伝達特性検出回路１０には、入力端子８から
の信号Ｓが供給されるとともに、入力端子８からの信号
Ｓがアンプ９、加算器７、ヘッドホン１、マイクロホン
３を介して供給される。これにより、伝達特性検出回路
１０で、ヘッドホン１の伝達関数Ｈ＋を求めることがで
きる。

このヘッドホン１の伝達関数Ｈ，に応じて、制御回路５
の伝達関数を制御することができる。

〔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４に装着された状態では、マイクロホン２では外部騒
音が収音され、マイクロホン３で耳道４Ａ内の音が収音
される。

マイクロホン２の出力が制御回路５に供給される。制御
回路５は、外部騒音Ｎが耳道４Ａに到達するまでの音響
的な周波数特性に対応し且つ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
５からの出力信号は、所定ゲインを有するアンプ６によ
り増幅され、加算器７に供給される。

加算器７には、端子８からアンプ９を介して所定の信号
が供給される。加算器７において、制御回路５、アンプ
６を介された騒音信号と、アンプ９を介された信号とが
加算される。加算器７の出力がヘッドホン１に供給され
る。ヘッドホン１により、加算器７の出力が音に変換さ
れ、この音が耳道４Ａに供給される。

耳道４Ａ内の音は、マイクロホン３で収音される。マイ
クロホン３の出力が伝達特性検出回路１Ｏに供給される
。また、端子８からの信号が伝達特性検出回路１０に供
給される。伝達特性検出回路１０からは、ヘッドホン１
の伝達関数に応じた制御信号が出力される。このヘッド
ホン１の伝達特性に応じた制御信号が制御回路５に供給
される。

この制御信号により、制御回路５の伝達特性が制御され
る。これにより、ヘッドホン１の装着の仕方や耳４の形
状が変わっても、最適な騒音低減特性を得ることができ
る。

第２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２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、マイクロホン２で収音されるとともに、遮音特性
２０を介して耳道４Ａに到達する。

外部騒音Ｎが耳道４Ａに到達する間の遮音特性２０の伝
達関数はＦ、とされる。マイクロホン２で収音された騒
音Ｎは、制御回路５、アンプ６を介され、加算器７に供
給される。マイクロホン２の伝達間数Ｍ２とし、制御回
路５の伝達関数をγ、とし、アンプ６の伝達関数をＡ６
とすると、アンプ６の出力Ｐ、は、 Ｐ　＋　＝　Ｎ−Ｍｚ　Ｔ　ＳＡ＆・・・■となる。

入力端子８からの信号Ｓは、アンプ９を介され、加算器
７に供給される。アンプ９の伝達関数をＡ９とすると、
アンプ９の出力Ｐ２は、 Ｐ、＝Ｓ−Ａ９・・・■ となる。したがって、加算器７の出力Ｐ３は、■、■式
より、 Ｐ３””　’　Ｍｚｒ　ｓＡｂ　＋５−Ａｑ・・・■と
なる。

加算器７の出力がヘッドホン１に供給される。

ヘッドホン１の伝達関数をＨＩとすると、ヘッドホン１
の出力Ｐ４は、 Ｐａ　”ＨＩ　（Ｎ−ＭｔＴｓＡｂ　＋５−Ａｑ　）・
・・■となる。このヘッドホン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。

遮音特性２０の出力Ｐ、は、 Ｐ　ｓ　＝　Ｎ　’　Ｆ　Ｉ である。したがって、音響出力端２２の出力Ｐ６は、 Ｐｂ　”ＨＩ　（Ｎ　’　ＭｚＴＳＡ＆　＋　５−Ａｑ
　）＋Ｎ−Ｆ。

＝Ｎ−（Ｍ、γｓＡｈ　Ｈ＋＋Ｆ　ｌ　）＋　５−Ａ９
　Ｈ＋　・・・■ となる、外部騒音が聞こえないようにするには、上式に
おいて出力端子２２からの外部騒音の音圧Ｎの係数をＯ
にすれば良い。すなわち、制御回路５の伝達関数γ、を
、 ＭＺ　Ｔ　ｓＡｉ　ＨＩ＋　Ｆ　Ｉ＝　０γｓ＝　Ｆｌ
／Ａ６ＨＩＭ２’・・■ という特性にすれば良い。制御回路５を、このような特
性にすれば、外部騒音が打ち消され、入力端子８からの
信号だけを出力させることができる。

ところで、ヘッドホン１伝達関数Ｈ＋は、ヘッドホン１
の装着の仕方や耳４の形状により変わってくる。ヘッド
ホン１の伝達関数Ｈ３が変われば、０式より、外部騒音
が聞こえなくなるようにするための制御回路５の伝達関
数γ、が変わってくる。

したがって、制御回路５の伝達関数γ、を、ヘッドホン
１の伝達関数Ｈ＋に応じて変化させる必要がある。

そこで、この発明の一実施例では、伝達特性検出回路１
０が設けられる。伝達特性検出回路ＩＯには、入力端子
８からの信号Ｓと、マイクロホン３の出力信号とが供給
される。すなわち、伝達特性検出回路１０には、入力端
子８からの信号Ｓが供給されるとともに、入力端子８か
らの信号Ｓがアンプ９、加算器７、ヘッドホン１、マイ
クロホン３を介して供給される。アンプ９の伝達関数Ａ
、は広帯域にわたって平坦であり、マイクロホン３の伝
達関数Ｍ３も広帯域にわたって平坦である。

したがって、伝達特性検出回路１０で、ヘッドホン１の
伝達間数Ｈ５を求めることができる。

ヘッドホン１の装着の仕方や耳４の形状によりヘッドホ
ン１伝達関数Ｈ３が変化すると、伝達特性検出回路１０
からは、ヘッドホン１の伝達関数Ｈ，の変化に対応した
制御信号が出力される。この制御信号により、制御回路
５の伝達関数γ、が制御される。したがって、ヘッドホ
ン１伝達関数Ｈ１が変化しても、最適な遮音特性を得る
ことができる。

なお、端子８に供給する信号は、帯域雑音でも良いし、
音楽信号でも良い。音楽信号を用いると、ユーザーに不
快感を与えずにヘッドホン１の伝達特性を測定できる。

〔発明の効果〕

この発明によれば、耳道４Ａ内の音を検出するマイクロ
ホン３が設けられる。そして、伝達特性検出回路１０に
は、入力端子８からの信号Ｓが供給されるとともに、入
力端子８からの信号Ｓがアンプ９、加算器７、ヘッドホ
ン１、マイクロホン３を介して供給される。これにより
、伝達特性検出回路１０で、ヘッドホン１の伝達関数Ｈ
，を求めることかできる。このヘッドホンｌの伝達間数
Ｈ１に応じて、制御回路５の伝達関数が制御される。

したがって、ヘッドホン１の装着の仕方等によりヘッド
ホン１の伝達関数が変化しても、十分な遮音特性を得る
ことができる。

【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図はこ
の発明の一実施例の説明に用いるブロック線図、第３図
は従来の騒音低減ヘッドホンの一例のブロック図、第４
図は従来の騒音低減ヘッドホン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：制御回路、１０：特性検出回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　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、電気的な出力信号
   を音響信号に変換する電気−音響変換手段と、 上記第１の音響−電気変換手段からの出力信号が供給さ
   れ、上記第１の音響−電気変換手段から上記電気−音響
   変換手段までの間の特性を、外部騒音が耳道に到達する
   間の音響的な周波数特性に対応し且つ位相を反転させる
   ような特性とする特性伝達手段と、 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、入力信号を上記
   電気−音響変換手段に供給して得られる上記第２の音響
   −電気変換手段の出力信号と、上記入力信号とによって
   上記特性伝達手段の伝達特性を制御する手段と を備えてなる騒音低減ヘッドホン。