JPH06205092A - ノイズ消去電話受話器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 騒々しい環境下で使用できるノイズ消去電話
受話器を提供する。 【構成】 本発明の電話受話器は、通常の送信器１１と
受信器１２と、それらの間を結ぶハンドル部１４とを有
し、本発明のノイズキャンセル回路４０は、ノイズを補
足するような音響特性を有する。本発明の受信器は、受
信器キャップ内に搭載され、このキャップは、ドーム状
の開口したケースで形成され、前記受信器キャップの外
部表面から伸びて形成される。このドーム形状は使用者
の外部耳にフィットし、これにより受話器を使用者の耳
に適切に当てることができる。受信器キャップの上に配
置された半径方向の開口は音響グリルを規定し、前記受
信器スピーカから直接使用者の耳に入るような音響グリ
ルを形成する。ノイズ吸収材料が受話器内に配置しても
よい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電話受話器に関し、特
に、音声信号と干渉する周囲ノイズのエネルギーを減少
するノイズキャンセル回路の機能を強化した構造の電話
受話器に関する。

【０００２】

【従来の技術】電話器を建設現場、機械工場、飛行場、
バスターミナル等の騒音環境下で使用する際に使用者の
耳に周囲のノイズが干渉（影響）して、聞きづらくな
る。従って、従来は電話受話器に音量制御ボタンを設け
て、音声信号を理解しやすいようそのポリュームを上げ
ていた。しかし、それでもユーザの耳にノイズが到達し
て、極めて聞きづらいものであった。従来の通常の電話
受話器は、ノイズキャンセル回路を採用していないが、
飛行場等で使用される従来の電話受話器は、そのような
回路を採用しているものもあった。しかし、一般的なノ
イズキャンセル回路は、周囲のノイズ信号をピックアッ
プし、それを反転させて、本来のノイズ信号とそれを干
渉させて取り除くものであった。しかし、電気的なノイ
ズキャンセル回路を電話受話器に組み込むことは、一般
的には難しく、特に、電話受話器の音響特性と、またノ
イズキャンセル信号の位相と振幅をノイズ自体に合わせ
ることが極めて難しかった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、ノイ
ズキャンセル動作を行なう制御回路に適合するような振
幅と位相応答を有するノイズキャンセル回路を有する電
話受話器を提供することである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明の電話機受話器
は、その中心にノイズキャンセルマイクロフォン２２を
有するハウジング２３と、その使用者の耳元伸びる立ち
上げボタンを有する受信器キャップ１２とで形成され
る。受信器１５は、受話器の受信器端部内のノイズキャ
ンセルマイクロフォン２２の直後に配置される。このマ
イクロフォンと受信器１５との間の中間スペースは、発
泡材３０で充填されて、受信器内部に異物が混入するの
を阻止すると同時に、平滑化した位相応答カーブを提供
する。

【０００５】ノイズキャンセルマイクロフォンは、使用
者の耳元の極近傍の周囲ノイズを直接サンプリング（収
集）する。このノイズキャンセル回路は、周囲ノイズ信
号と適切な位相関係を有するノイズ減少信号を生成する
ことにより、周囲ノイズを応答する。

【０００６】

【実施例】図１において、本発明の電話受話器１０は、
従来と同様に送信器キャップ１１と受信器キャップ１２
とを有する。音響ブロック発泡材１３が、電話受話器１
０の握り部１４内に配置される。この音響ブロック発泡
材１３は、柔軟性を有し、高い音響減衰特性を有する発
泡性ポリウレタンのような材料でできている。この音響
ブロック発泡材１３は、電話受話器の送信器部分から受
信器部分に使用者の話した音響エネルギーを伝達するの
をできるだけ防ぐための音響回路に必要な一部品であ
る。また、この音響ブロック発泡材１３は、受信器の背
面の空間を制御することにより、電話受話器１０内の音
響共鳴を抑制するためのものでもある。

【０００７】図２、３に示すように、この受信器キャッ
プ１２は、受信器１５を有し、この受信器１５は、ワイ
ヤ１６によりノイズキャンセル制御回路４０を介して、
通信ネットワークの電話ライン９に接続されている。こ
の受信器１５は、受信器搭載スリーブ１７内に収納さ
れ、この受信器搭載スリーブ１７が、受信器キャップ１
２の環状ハウジング１８内にうまく適合配置されてい
る。

【０００８】この受信器キャップ１２は、使用者の耳に
近接する外部表面２０の上のケース１９でもって形成さ
れている。図３に示す一連の半径方向スロット２１が、
音響グリルを形成し、そこを介して受信器１５からの入
力信号が使用者の耳に到達する。この半径方向スロット
２１は、また受信器１５からのマイクロフォンハウジン
グ２３内に配置されたノイズキャンセル（ノイズ用）マ
イクロフォン２２の最短可能ルートを介して、音が通過
するような形状を有し、そこに配置されている。

【０００９】このマイクロフォンハウジング２３は、フ
ランジ２４を有し、マイクロフォンハウジング２３が、
外部表面２０とノイズキャンセルマイクロフォン２２が
固定配置されるスリーブ２５の上に配置されるようにし
ている。また、マイクロフォンハウジング２３は、マイ
クロフォンハウジング２３の突起部２７を介して形成さ
れた一連の音響ポート２６を有している。突起部２７
は、使用者の耳元に近接して適合するように機能し、ノ
イズキャンセルマイクロフォン２２をできるだけ使用者
の耳元近くに配置し、使用者の耳元の正確な音響分布を
検知するようにしている。この適合の度合は、１００Ｈ
ｚから１０００Ｈｚ（最も音声の感受性が改良されるべ
き部分）の範囲の帯域にたわって最適なノイズキャンセ
ル特性を達成する程度のものである。

【００１０】さらに図３に示すように、半径方向スロッ
ト２１とともに音響ポート２６は、受信器１５とノイズ
キャンセルマイクロフォン２２との間の音響パスを形成
し、このパスは最短で直接的であるために、比較的小さ
い音響抵抗と位相遅延としか表わされない。受信器１５
と外部表面２０との間の音響抵抗を最小化することは、
ノイズキャンセルマイクロフォン２２により受信される
制御信号と、ノイズキャンセル制御回路４０により生成
されるノイズキャンセル信号との間の位相遅延を最小化
するために好ましい。これらの信号はできるだけ少ない
位相差を有するのが好ましい。図３には音響ポート２６
と細長い形状の半径方向スロット２１とが互いに近接に
配置されている。

【００１１】ノイズキャンセルマイクロフォン２２を制
御回路に接続するマイクロフォンワイヤ３２はキャビテ
ィ２９から環状ハウジング１８内に形成されたマイクロ
フォンワイヤ３２を介して、外側に出ている。フェルト
パッド２８はノイズキャンセルマイクロフォン２２と音
響ポート２６との間に配置されて、塵やほこり等の他の
粒子が音響ポート２６を介してノイズキャンセルマイク
ロフォン２２に入らないようにしている。音響的透過可
能材料の層がフェルトパッド２８の上部に付加されて、
さらに塵や湿分の侵入を阻止している。同様に半径方向
スロット２１もまた塵などがその内部に入らない程度に
開口しているのがよい。保護スクリーン３１は、受信器
１５の上に配置されるのが好ましい。この保護スクリー
ン３１は、孔の間の金属ディスク、またはグリルでもよ
い。音響的にはこの保護スクリーン３１は、ひずみ、ま
たは減衰無しに受信器１５から出てくる音を転送するよ
う機能する。

【００１２】図２に示すように、受信器キャップ１２
は、キャビティ２９を有し、このキャビティ２９内に発
泡材３０が配置される。この発泡材３０は、特性的には
開いたセル構造で、軽量のものである。網状のポリウレ
タン製発泡材は、好ましい材料の一つである。この発泡
材３０は、塵が受信器１５内に導入されるのを阻止し、
同時にまた好ましくない共鳴モードおよび使用者の耳元
または包囲体からの反射を減衰することによって、位相
応答を平滑化している。ノイズキャンセル信号駆動用の
受信器１５とノイズキャンセルマイクロフォン２２によ
り生成される制御信号の間の残留位相遅延は所定のもの
にしておく。

【００１３】本発明の電話受話器は、受信器入力電圧か
らマイクロフォン出力電圧への電気音響的伝達機能を生
成し、さらに低い複合補償回路が、１００Ｈｚから１１
００Ｈｚの範囲にわたって閉鎖ループキャンセル特性を
示す。この伝達機能は、図４に示すように幾つかの特性
を有する。まず第一に、周波数とともに不規則またはピ
ーク応答なしに徐々に変化する。さらに、約１０００Ｈ
ｚ以上の周波数において、その振幅はロールオフする。
例えば、２０００Ｈｚ以上の共鳴ピークの全てにわたっ
て、その最大振幅から２０ｄＢ以上ダウンする。また、
その位相は、１００Ｈｚおよび３０００Ｈｚを超えるよ
うな範囲にわたって、０から３６０゜にわたっている
（図４）。

【００１４】本発明の構成は、このような良好な結果を
もたらす。半径方向スロット２１と音響ポート２６の大
きさと形状は、ノイズキャンセルマイクロフォン２２と
電話受話器の受信器包囲体の音響共鳴を避けるようにし
なければならない。音響ポート２６とノイズキャンセル
マイクロフォン２２を有するマイクロフォンハウジング
２３により包囲された容量は共鳴音響室を形成する。こ
の共鳴音響室の共鳴応答は、可聴周波数範囲内の周波数
において、音響ノイズ減衰性能を劣化させるような振幅
と位相応答ひずみとを導入する。この形状、すなわち、
音響ポート２６の直径と長さは、このような影響を減少
させるよう選択されるべきである。同様に、好ましくな
い共鳴の影響は、半径方向スロット２１の形状により電
話受話器の受信器包囲体内で避けるべきである。

【００１５】それによりスピーカへのアクセスを阻止し
ながら、音の通路を確保できる。本発明の利点を図５を
用いて説明する。ここで、ノイズキャンセルのデータと
単一音源の実験から得られる周波数との比較が示され、
ここでは本発明のノイズキャンセル回路を用いた。この
ノイズキャンセルは、使用者の耳元においてノイズキャ
ンセル回路を「オフ」にした状態のノイズパワースペク
トルと、回路を「オン」にした状態のノイズパワースペ
クトルの比でもって定義している。この測定はスペクト
ルアナライザを用いて、Ｅｔｙｍｏｔｉｃ耳プローブを
用いて、対象となる鼓膜で測定された。図５は、１００
Ｈｚから１１００Ｈｚの間で、１３０Ｈｚと７００Ｈｚ
の間のノイズキャンセルが、１０ｄＢ以上で、さらに４
００Ｈｚで、１５ｄＢまで測定された。このノイズキャ
ンセルの周波数幅は、一般的な騒々しい環境下では極め
て有効であった。このノイズキャンセルのレベルは、電
話受話器からの話し声を理解できる程度に改良するもの
である。

【００１６】

【発明の効果】以上述べたように、本発明のノイズキャ
ンセル回路を組み込んた電話受話器は実際の騒々しい環
境下で十分使用しうるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】電話受話器の側面図である。

【図２】本発明の電話受話器の受信器キャップの詳細拡
大断面図である。

【図３】受信器キャップの前面図である。

【図４】受信器入力ドライブ電圧とノイズキャンセルマ
イクロフォンの出力電圧との関係を表わす振幅と位相遅
延を表わす図である。

【図５】本発明のノイズキャンセル性能を表わす図であ
る。

【符号の説明】

９ 電話ライン １０ 電話受話器 １１ 送信器キャップ １２ 受信器キャップ １３ 音響ブロック発泡材 １４ 握り部 １５ 受信器 １６ ワイヤ １７ 受信器搭載スリーブ １８ 環状ハウジング ２０ 外部表面 ２１ 半径方向スロット ２２ ノイズキャンセル（エラー）マイクロフォン ２３ マイクロフォンハウジング ２４ フランジ ２５ スリーブ ２６ 音響ポート ２７ 突起部 ２８ フェルトパッド ２９ キャビティ ３０ 発泡材 ３１ 保護スクリーン ３２ マイクロフォンワイヤ ４０ ノイズキャンセル制御回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 チャールス スパージェン バートレット アメリカ合衆国 20735 メリーランド、 クリントン、フォックス ハント コー ト、7601 (72)発明者 ロジャー デビッド ベニー アメリカ合衆国 07853、ニュージャージ ー、ロング バレー、ストニー ブロック ロード、11 (72)発明者 ジョン ブラットリー ハンター アメリカ合衆国 07920、ニュージャージ ー、ベイスキング ライジ、サウス ファ インレー アベニュー、185 (72)発明者 チャールス サンフォード アメリカ合衆国 08873、ニュージャージ ー、サマーセット、オーバーブロック ロ ード、13 (72)発明者 ミッシェル アンソニー ズニガ アメリカ合衆国 22032、バージニア、フ ェアーファックス、キャリッジパーク ロ ード、4805

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 送信器端部と、受信器端部と、前記端部
   間を接続するハンドル（１４）と、前記端部の上にそれ
   ぞれ配置される送信器キャップ（１１）と受信器キャッ
   プ（１２）と、前記受信器キャップ（１２）内に配置さ
   れる受信器（１５）と、ノイズキャンセルマイクロフォ
   ン（２２）と、ノイズキャンセル制御回路（４０）と、
   前記ノイズキャンセル制御回路（４０）にノイズキャン
   セルマイクロフォン（２２）を接続する手段（３２）と
   を有する電話機用受話器（１０）において、 中央開口を有するケース（１９）がその外部表面（２
   ０）の上に形成される受信器キャップ（１２）と、 前記中央開口を介して配置され、ノイズキャンセルマイ
   クロフォン（２２）を有し、受信器キャップ（１２）の
   内部から受信器（１５）方向にのびるハウジング（２
   ３）と、 を有し、前記ハウジング（２３）は、使用者の耳元に近
   接した周囲ノイズをサンプリングするノイズキャンセル
   マイクロフォン（２２）が配置される突起部（２７）を
   有することを特徴とするノイズ消去電話受話器。
2. 【請求項２】 前記ケース（１９）を介して、前記開口
   の周囲に配置され、受信器（１５）からの信号が使用者
   の耳の到達する音響グレルを形成する複数のスロット
   （２１）を更に有することを特徴とする請求項１の電話
   受話器。
3. 【請求項３】 前記突起部（２７）は、複数のポート
   （２６）を有し、前記ポート（２６）は、ハウジング
   （２３）の共鳴応答特性を減じるような形状をしている
   ことを特徴とする請求項２の電話受話器。
4. 【請求項４】 異物が前記ポート（２６）を介して、前
   記受信器キャップ内に入ることを阻止するよう、前記ノ
   イズキャンセルマイクロフォン（２２）とポート（２
   ６）との間に配置されるパッド（２８）をさらに有する
   ことを特徴とする請求項２または３の電話受話器。
5. 【請求項５】 前記パッド（２８）の外部表面の上に、
   音響的に透過可能で塵と水分は不透過な材料からなる層
   が配置されることを特徴とする請求項４の電話受話器。
6. 【請求項６】 最小の歪とエネルギロスでもって受信器
   （１５）からの音が通過するよう、前記受信器（１５）
   の外部表面の上にスクリーン（３１）が配置されること
   を特徴とする請求項５の電話受話器。
7. 【請求項７】 前記受信器キャップ（１２）は、前記受
   信器受信器（１５）と前記マイクロフォン（２２）の間
   に空間を有し、この空間内に開口セル軽量発泡材（３
   ０）を有し、 前記開口セル軽量発泡材（３０）は、前記受信器キャッ
   プ（１２）の内部空間から発する共鳴モードと反射とを
   減衰させることを特徴とする請求項５の電話受話器。
8. 【請求項８】 前記スクリーン（３１）は、孔開き金属
   製ディスクであることを特徴とする請求項６の電話受話
   器。