JPH0847074A - スープラオーラルヘッドホン - Google Patents

スープラオーラルヘッドホン

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JPH0847074A
JPH0847074A JP7151631A JP15163195A JPH0847074A JP H0847074 A JPH0847074 A JP H0847074A JP 7151631 A JP7151631 A JP 7151631A JP 15163195 A JP15163195 A JP 15163195A JP H0847074 A JPH0847074 A JP H0847074A
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  • Soundproofing, Sound Blocking, And Sound Damping (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 外部ノイズを効果的に低減でき、かつ、小
型、軽量で快適である。 【構成】 スープラオーラルヘッドホン10のイヤホン
12は、シェル本体14と、シェル本体14に据え付け
られシェル本体14の内部空間とともに内部空洞部30
を形成するクッション16と、内部空洞部内30に据え
付けられる音響発生部40を含む。クッション16の貫
通路28は、クッション16が使用者の耳に接触した状
態で、内部空洞部30と使用者の耳の空洞部を音響的に
接続する。内部空洞部30の総容積は、使用者の耳の空
洞に侵入する外部音を受動的に低減するように、約4立
方センチメートル以上である。音響発生部40の設定位
置は貫通路28をさえぎらない。また、音響マイクロホ
ン42が内部空洞部30内に据え付けられ能動的ノイズ
低減回路に対してフィードバック信号を供給する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ヘッドホン、特に、ノ
イズを低減することを可能とするヘッドホンに関する。
【0002】
【従来の技術】ヘッドホンの仕様には少なくとも3つの
タイプがある。これらのタイプは一般に使用者がどのよ
うにして装着するかにより分類され、それぞれ、アラウ
ンドイヤータイプ(around-the-ear:耳にかぶせるタイ
プ)、インイヤータイプ(in-the-ear:耳に挿入するタ
イプ)、オンイヤータイプ(on-the-ear:耳に宛がうタ
イプ)と呼ばれる。アラウンドイヤータイプのヘッドホ
ンは、耳覆い(earmuff:イヤマフ)のような大きなイ
ヤホンを備え、耳覆いと同様に耳の周囲全体を覆うよう
にあてがわれる。このタイプは、通常、非常に効果的に
ノイズを低減するが、あまり使い心地の良いものではな
く、特に眼鏡をかけている人にとっては使い心地がよく
ない。また、イヤホンが使用者の耳を覆っているため、
耳の後部での空気循環が遮られ、暑い天候の時に使用者
は暑くて不快に感じる。
【0003】ところで、状況によっては、このアラウン
ドイヤータイプのヘッドホンはノイズを過度に消去する
ことがある。例えば、ある工場の現場や、飛行機の機内
などでは、実際にはある程度の外部音が聞こえる方が望
ましいような環境がある。機械による騒音の大きい大工
場では、工場内の別の場所にいる協働者と連絡をとるた
めに無線機を用いるのが便利な時がある。工場内のノイ
ズレベルが高いので、無線機からのメッセージを聞くた
めにはイヤホンをつけなければならない。この場合、外
部ノイズがイヤホンによって遮断されなければならない
のだが、もしイヤホンが外部ノイズを過度に遮断する
と、使用者には、そばにいる協働者の会話や、動作中の
機械の発生させる有用な音(sound queues)までも聞こ
えなくなってしまう。別の例として、飛行機の機内にお
いては、操縦士には外部エンジンノイズを効果的に遮断
するヘッドホンが必要である。同時に、操縦士は、副操
縦士や他の航空補助スタッフなどの近くにいる人々の会
話を聞く必要もある。以上のような場合、アラウンドイ
ヤータイプのヘッドホンは、必要以上の働きをすること
となる。
【0004】次に、インイヤータイプのヘッドホンは、
耳の空洞部である耳殻(concha)内部にはめこむイヤー
ピースを有するもので、そのノイズ低減力は、通常上記
アラウンドイヤータイプに劣る。アラウンドイヤータイ
プとは異なり、インイヤータイプのヘッドホンは一般的
に非常に軽量で小型である。このタイプを非常に快適で
あると感じる人がいる一方で、非常に多くの人が、耳が
敏感なためにイヤーピースを耳に挿入するのを嫌がった
り、または、例えば子供などのように耳が小さくイヤー
ピースのサイズにあわないこともある。このような人々
には、このタイプのヘッドホンは適当でない。
【0005】3番目のデザイン仕様であるオンイヤータ
イプのヘッドホンは、上記の2つのタイプに比べると、
邪魔さや煩わしさは少ない。このデザイン仕様はスープ
ラオーラルデザインとも呼ばれる。このデザイン仕様で
は、それぞれのイヤホンはクッションを有し、使用者が
ヘッドホンを付けたときには上記2つのタイプと異なり
このクッションがただ耳に接触するようなっている。通
常、このクッションは連続気泡発泡体の材料でできてお
り、簡単に音を伝達してしまう。このタイプの傾向とし
ては、軽量、小型でとても快適である。しかしながら、
従来のオンイヤータイプのヘッドホンは、あまり効果的
に外部ノイズを低減できないという欠点がある。このた
め、このタイプは、ノイズの大きい環境での使用には適
していない。
【0006】
【発明が解決すべき課題】上記のように、従来のスープ
ラオーラルタイプ(オンイヤータイプ)のヘッドホンは
軽量、小型で快適であるが、このタイプのヘッドホンに
はアラウンドイヤータイプヘッドホンのように外部ノイ
ズを効果的に低減できないという問題がある。
【0007】本発明の目的は、スープラオーラルタイプ
(オンイヤータイプ)のヘッドホンにおいて、上記の問
題に対応し、効果的に外部ノイズを低減できるようなヘ
ッドホンを提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明のスープラオーラルヘッドホンはイヤホンを
含み、このイヤホンは、外部に対して内部空間を区割す
るシェル本体と、前記シェル本体に据え付けられ、前記
シェル本体の内部空間とともに内部空洞部を後ろ側に形
成し、前面と後面を貫通する貫通路を有するクッション
と、前記内部空洞部内に据え付けられ、前記ヘッドホン
使用時にオーディオ信号によって作動されて使用者に対
して音を再生する音響発生部(driver)と、を含み、前
記貫通路は、使用者が前記ヘッドホンを装着して前記ク
ッションが使用者の耳に接触した状態で、前記内部空洞
部と使用者の耳の空洞部を音響的に接続(acoustically
connect)するように設けられ、前記内部空洞部の総容
積は、イヤホンを通過して使用者の耳の空洞に侵入する
外部音を受動的(passive )に低減するように、約4立
方センチメートル以上であり、前記音響発生部は、前記
内部空洞部と前記使用者の耳の空洞部を音響的に接続す
る前記貫通路をさえぎらないように設けられるものであ
る。
【0009】また、本発明の好適な態様によれば、前記
内部空洞部の総容積は実質的に約10cc以上であり、
たとえば、およそ4立方センチメートルの10倍であ
る。
【0010】また、前記クッションは後面と前面を有
し、前記貫通路は前記クッション前面に開口部を形成
し、この開口部は直径約15ミリメートル以下の大きさ
であり、たとえば、直径およそ10から15ミリメート
ルの範囲の大きさである。また、前記貫通路の直径は、
前記クッション前面から後面に行くに従い大きくなる。
また、前記内部空洞部は、部分的に音響減衰部材(acou
stic damping material )で満たされている。また、前
記貫通路は中心軸を有し、前記音響発生部は前記中心軸
と中心をずらした位置に設けられ、たとえば、前記中心
軸と完全に離れた位置に設けられている。また、前記音
響発生部は、前記貫通路の中心軸に対して傾斜した面上
に設けられる。
【0011】また、本発明の好適な態様によれば、前記
内部空洞部内に据え付けられ、ヘッドホンの使用時に能
動的(active)ノイズ低減回路に対してフィードバック
信号を供給する音響マイクロホンを含む。前記マイクロ
ホンは前記音響発生部の前方に設けられ、また、前記音
響発生部の中心と中心をずらした位置に設けられる。さ
らに、前記マイクロホンが設けられた第1の面と、前記
音響発生部が設けられた第2の面とは実質的に垂直であ
る。さらに、前記貫通路は前記クッション後面に開口部
を形成し、前記第2の面(すなわち、前記音響発生部が
設けられた面)は前記クッション後面の開口部に対して
傾斜して設定されており、この設定により前記音響マイ
クロホンが前記貫通路内まで突き出して延びている。
【0012】また、本発明の好適な態様によれば、前記
音響発生部を支持する支持構造を含み、この支持構造
は、支持構造上部に前記音響発生部が組み付けられた状
態で、前記音響発生部の背面側に、前記内部空洞部より
小さい小空洞部を形成する。この小空洞部は前記内部空
洞部の中に設けられ、かつ、前記内部空洞部と分離され
ており、またこの小空洞部は、前記内部空洞部から、両
者を連結して圧力を均等にする開口部分を除き、音響が
伝わらないように分離されている。さらに、前記小空洞
部の壁は前記シェル本体の一部により形成され、また、
このシェル本体の小空洞部の壁を形成する部分に設けら
れ、前記小空洞部を前記シェル本体の外部空間と連通さ
せる開口部を含む。また、この前記小空洞部を前記外部
空間と連通させる開口部は、音響的に抵抗性のある網
(スクリーン)(acoustically resistive screen )で
覆われている。また、前記クッションは、型により成形
される、セルフスキンの、減衰性のある、可撓性を有す
る材料(material)からなる。
【0013】また、本発明の好適な態様によれば、前記
フィードバック信号を供給する音響マイクロホンは音を
感受する前面を有し、また、この前面の反対側に後面を
有し、前記マイクロホンの後面側の内部に圧力を均等化
する開口部が形成され、さらに、前記イヤホンは、前記
マイクロホンの後面側内部の前記圧力を均等化する開口
部を、前記シェル本体の外側と音が伝わるように連通さ
せ、前記内部空洞部と前記マイクロホン後面側内部の開
口部が連通して直接に音響が伝わるのを防止する連通路
管を含む。また、前記連通路管は前記小空洞部の内部に
通じている。また、前記連通路管は前記シェルを通り抜
けて前記シェルの外部空間に通じている。
【0014】前記目的を達成するため、別の態様におけ
る本発明のスープラオーラルヘッドホンはイヤホンを含
み、前記イヤホンは、外部に対して内部空間を区割する
シェル本体と、前記シェル本体に据え付けられ、前記シ
ェル本体の内部空間とともに内部空洞部を後ろ側に形成
し、前面と後面を貫通する貫通路を有するクッション
と、を含み、前記貫通路は、使用者が前記ヘッドホンを
装着して前記クッションが使用者の耳に接触した状態
で、前記内部空洞部と使用者の耳の空洞部を音響的に接
続するように設けられ、前記内部空洞部の総容積は、約
10立方センチメートル以上であるものである。
【0015】前記目的を達成するため、さらに別の態様
における本発明のスープラオーラルヘッドホンはイヤホ
ンを含み、前記イヤホンは、外部に対して内部空間を区
割するシェル本体と、前記シェル本体に据え付けられ、
前記シェル本体の内部空間とともに内部空洞部を後ろ側
に形成し、前面と後面を貫通する貫通路を有するクッシ
ョンと、前記内部空洞部内に据え付けられ、前記ヘッド
ホン使用時にオーディオ信号によって作動されて使用者
に対して音を再生する音響発生部と、前記内部空洞部内
に据え付けられ、前記ヘッドホンの使用時に能動的ノイ
ズ低減回路に対してフィードバック信号を供給する音響
マイクロホンと、を含み、前記貫通路は、使用者が前記
ヘッドホンを装着して前記クッションが使用者の耳に接
触した状態で、前記内部空洞部と使用者の耳の空洞部を
音響的に接続するように設けられ、前記内部空洞部の総
容積は4立方センチメートル以上であり、前記音響発生
部は、前記内部空洞部と前記使用者の耳の空洞部を音響
的に接続する前記貫通路をさえぎらないように設けられ
るものである。
【0016】
【作用】このようなスープラオーラル(オンイヤー)の
構造により、周囲ノイズを弱め、高品質の信号を再生す
る、快適かつ軽量で、使いやすいヘッドホンを提供する
ことができる。ノイズの低減は、受動的な(passive )
手段と能動的な(active)手段の両方によって行われ
る。なお、ここで受動的な(passive )ノイズ低減と
は、電気的信号等によらず機械的な構造によりヘッドホ
ンに侵入するノイズを低減することをいい、能動的な
(active)ノイズ低減とは、ヘッドホンの回路における
電気的信号等の処理によりノイズを低減することをいう
(本発明において同じ)。受動的なノイズ低減は、非常
に柔らかいセルフスキンの、減衰性の高い発泡材のクッ
ションと、このクッションの後方に形成された大容量の
空洞部を用いることにより達成される。一方、能動的な
ノイズ低減は、音響的なフィードバック方法により達成
される。
【0017】本発明によれば、広い周波数範囲にわたっ
て、均一に約15〜20dbのノイズを低減するヘッド
ホンを提供することが可能となる。このノイズ低減は、
外部ノイズをかなりの程度弱めるのに十分であるが、近
くの人との会話などを含むすべての音を遮断してしまう
ほどの低減ではない。さらに、本発明のヘッドホンは、
同程度のノイズ低減を行う他のデザインのヘッドホンに
比べ、かなり小さくて軽量となっている。
【0018】本発明のヘッドホンは、耳を頭に押しつけ
ることなく、耳に宛がわれるので、耳の後部は循環する
空気にさらされており、その結果、熱がより良く放散さ
れる。このように、本発明のヘッドホンによれば、アラ
ウンドイヤータイプに匹敵するノイズ低減の特性を提供
することができ、しかも、暑い天候において不快である
という問題もない。
【0019】
【実施例】図1には、本発明によるスープラオーラルヘ
ッドホン10が示されており、図2は、スープラオーラ
ルヘッドホン10のイヤホン12を使用者の耳に装着し
た状態を示す。ヘッドホン10は、それぞれの耳に用い
られる2つのイヤホン12を含む。各イヤホン12は、
音響発生部とマイクロホン(図1及び図2には示され
ず)を内蔵する剛性シェル14と、柔軟性のあるクッシ
ョン16を有する。使用者がヘッドホン10をつける
と、このクッション16が使用者の耳18にあてがわれ
る。クッションは、柔軟で、型成形可能であり、セルフ
スキンで(self skinned)、減衰性が強く(heavily da
mped)、可撓性が高い(highly compliant)材料によっ
て作られている。ここで、「セルフスキン(self skinn
ed)」というのは、クッションの表面が滑らかで、耳に
当てられたときにクッションが耳とぴったり密着し、ク
ッションと耳の間が良くシールされるような材料の性質
をいう。「減衰性の強い(heavily damped)」とは、低
音透過能力(low sound transmission capability )を
有するような材料の性質をいう。一般的に、減衰性の強
い材料では、圧縮後に、元の形に戻る回復率が遅い(例
えば、秒の単位である)。「可撓性が高い(highly com
pliant)」とは、柔らかく、強く押しつけずとも、人間
の耳に簡単にぴったりと合う材料の性質をいう。これら
すべての特性を有する適切な材料としては、米国特許第
4,158,087号に開示されるようなウレタンの発
泡材、もしくはこれと同等の他の材料がよい。
【0020】図3及び図4について説明する。図3は、
本発明の第一の実施例のスープラオーラルヘッドホン1
0のイヤホン12をクッション16の側から見た図であ
り、図4は、このイヤホン12の断面図である。図3に
示すように、クッション16はまず剛性のあるプレート
20に取り付けられ、プレート20の反対側がシェル1
4に据え付けられる。プレート20の、クッションが取
り付けられた側と反対の側の外周面には、溝24が形成
されたショルダ22が設けられている。溝24には、O
リング26が装着される。プレート20をシェル14に
組み付ける際には、ショルダ22がOリングと共にシェ
ル14にはめ込むようにして取り付けられ、ショルダ2
2の外側周囲が密封される。
【0021】クッション16は、クッション16を貫通
して形成された貫通路28を有する。この貫通路28
は、クッションの後方、シェル14の内部に設けられた
大型の内部空洞部30を外部と連通させる。クッション
16の使用者の耳に当たる方の側において、貫通路28
は比較的直径の大きい円形の開口を形成する。実際に、
この開口が大きいほど、耳の空洞部とシェル14の空洞
部30との音響的接続はより効果的になる。しかしなが
ら、この開口が大きすぎると、クッション16が、耳の
空洞部を完全に覆うようにして耳とともに密封状態を形
成することができず、ノイズを効果的に遮断することが
できなくなってしまう。このように、この開口は可能な
かぎり大きい方がよいが、クッション16が使用者の耳
に密着する機能を損なわない程度の大きさが望ましい。
1000Hz以上の領域で効果的な受動的ノイズ低減を
行うためには、約10〜15ミリメートルの開口が用い
られる。この開口の音響的に有効な直径を実際の直径よ
りさらに増加させるために、貫通路28は、クッション
16を通過するにつれて外側に広がり、クッション16
の反対側にはより大きい直径の開口を形成する。
【0022】シェル14内部の空洞部30の容積(すな
わち、音響的容積)は、耳の空洞部の容積、すなわち耳
殻(the concha)と耳介溝(the ear canal )を合わせ
た容積の10倍程度がよい。平均的な大人の場合、耳の
空洞部の容積はおよそ4立方センチメートルであるの
で、本実施例において、シェル14の空洞部30の容積
は約40ccである。なお、ここで、空洞部30の容積
が大きいほど、外部からクッション16を通過して耳に
漏れる音をより多く低減することができる。理論的に
は、耳の空洞部の合計容積の約10倍の容積を有する空
洞部で、約20dBのノイズ低減を行える。しかし、本
発明は、このように大きいサイズの空洞部を用いた場合
に限定されるものではなく、約4立方センチメートルも
しくはそれ以上、好ましくは、約10立方センチメート
ルもしくはそれ以上の容積の空洞部によって、顕著な受
動的ノイズ低減を得ることができる。
【0023】空洞部30の伝達関数特性を向上させるた
めに、空洞部30には、3M社(Minnesota, Mining an
d Manufacturing Corporation)から入手可能なシンサレ
ート(Thinsulate:登録商標)など、発泡材または繊維
で作られた吸収材38が満たされている。減衰材である
吸収材38は、空洞部30に対してより予測可能(pred
ictable )で、よりなめらかな伝達関数を生成し、空洞
部の共鳴を低減する。
【0024】音響発生部40とマイクロホン42は、シ
ェル14の内部の、クッション16を貫通する貫通路2
8付近に据え付けられる。音響発生部40、マイクロホ
ン42はいずれも、ゴム製もしくはシリコン製のグロメ
ット44内に形成された、それぞれに対応する別々の開
口部内に保持されている。そして、このグロメット44
が、円筒型構造部48上部の傾斜した天井面46に設け
られた開口部45に押し込まれる。この円筒型構造部4
8は、音響発生部40の後方に、前記内部空洞部30よ
り小さな内部小空洞部49を形成する。
【0025】可撓性を有するグロメット44により、部
品の組付けが簡単になるだけでなく、音響発生部40の
周囲が音響的に優秀に密封される。音響発生部40を中
に取り付けた状態でグロメット44が開口部45にはめ
込まれると、音響発生部40後部の小空洞部49は、円
筒型構造部48の側部に形成された圧力を均等化する小
さな開口部50の部分を除いて、完全に大空洞部30か
ら分離される。音響発生部40の後方、シェル14の後
面側には、小空洞部30を外部と連通させる円形開口部
52が設けられている。この円形開口部52は音響的に
抵抗性のあるメッシュ54に被覆され、この部分の音響
抵抗は約1−2×107 音響オーム(acoustic ohms )
である。
【0026】後面側の開口部52は、音響発生部40の
低周波性能を低減させないように設けられている。この
開口部52を被覆する抵抗メッシュ54により、外部か
ら音響発生部40を通過する高周波数ノイズが受動的に
低減される。
【0027】圧力を均等化する開口部50もまた、およ
そ1−2×107 音響オームの音響抵抗を有し、イヤホ
ン12が使用者の耳につけられると、大空洞部30内部
の圧力を均一にする。この開口部50を、図示の位置の
代わりにシェル14の後面側に設け、外部に通じるよう
にしてもよい。
【0028】グロメット44は、マイクロホン42の設
定面が音響発生部40の設定面に垂直になるようにマイ
クロホン42を保持し、また、マイクロホン42は音響
発生部40の中心軸56からずれた位置に保持されてい
る。さらに、マイクロホン42は、音響発生部40の中
心軸56がマイクロホン42の設定面内を通るかもしく
はこの面の近傍に位置するような向きに設けられてい
る。このような方向に設定された結果、マイクロホン4
2と音響発生部40の間のカップリング遅延が最小限と
なり(minimum delay coupling)(音響発生部40の出
力がマイクロホン42に到達するまでの遅延が最小限に
なる)、マイクロホン42の前部と音響発生部40の前
部との間に位置する点において、最適なノイズの消去が
行われる。
【0029】円筒型の構造48の傾斜した天井面46
は、支持プレートの開口部に対して傾斜している。グロ
メット44がこの天井面46に正しく取り付けられる
と、マイクロホン42は貫通路28の一部を通って、ク
ッション16の後方の空洞部30から耳の空洞部まで通
じる貫通路の中まで突き出して延びるように設けられ
る。その結果、マイクロホン42が、この貫通路28を
遮ることなく使用者の耳に可能なかぎり近い位置に配置
される。
【0030】本実施例では、音響発生部40には、フォ
スタオブジャパン社(Foster of Japan )から入手可能
なモデルT016H02など、可撓性が高く、エクスカ
ーションの高い(high excursion:ダイナミックレンジ
の広い)音響発生部(例えば、直径15ミリメートルま
たは20ミリメートル)である。マイクロホン42は、
直径の小さい(例えば6ミリ)電気マイクロホンで、例
えば日本のプリモ社(Primo, Inc. of Japan)から入手
可能なEM109電気マイクロホン(もしくは等価装
置)などである。
【0031】本発明のヘッドホンにおいては、周囲ノイ
ズが耳介(ear canal )に入るのを遮断する機械的構造
を設けることにより、受動的ノイズ減衰が達成される。
図5は、このような機械的構造を等価電気回路により表
現した図である。これにより、本発明がどのようにして
ノイズ低減の課題を解決するかを視覚的に理解すること
ができる。
【0032】この回路図において、識別された信号及び
構成要素は、それぞれ次のような音響的意味を有する。
【0033】PAMIBENT = 外部音圧信号 PEAR = 耳に到達する音圧信号 ML = クッション周辺の漏れ量 RL = クッション周辺の漏れの抵抗 MC = クッションの大きさ(mass) RC = クッションの抵抗 CC = クッションのコンプライアンス CE = 耳の空洞部のコンプライアンス CH = ヘッドホン空洞部容積のコンプライアンス MO = クッション開口部の大きさ(mass) この簡易化された回路図により、周囲音が2つのソース
から耳に伝えられることが示される。すなわち、クッシ
ョン16と耳の間の漏れにより伝わるものと、クッショ
ン16自体を透過して伝わるものである。この回路から
わかるように、漏れ及びクッション16透過による所定
レベルの音の伝達においては、耳における音圧(すなわ
ちPEAR )はクッション16に覆われた耳の空洞部の容
積(つまり、耳殻(the concha)と耳介溝(the ear ca
nal )の合計容積)に反比例(inversely proportiona
l)する。従って、クッション16の後部に位置する空
洞部30を加えてこの容積を増加させることによって、
耳での音圧が下がる。さらに、耳での音圧は、クッショ
ン16の減衰性(damping :ダンピング)(RC )及び
クッション16周辺の漏れ量(RL )にも反比例(inve
rsely proportional)する。このため、非常に柔らか
く、高度な減衰性を有する材料で作られた、特別なセル
フスキンの型成形されたクッションを用いることによっ
て、小さな力でクッション16と耳との間を音が漏れな
いようによくシールすることが可能であるのと同時に、
クッション16自体の透過音に対して効果的なノイズ低
減を行うことが可能である。
【0034】図6は、本発明の各々の特徴的な構成によ
って得られる性能の改善を説明した図である。従来から
のオンイヤータイプのイヤホン(すなわち本発明の特別
なクッションと大きな空洞部を備えないイヤホン)を有
するヘッドホンにみられる一般的な受動的ノイズ低減を
曲線100によって示す。曲線100では、低周波数で
はノイズ低減がほとんど見られず、高周波数(例えば5
000Hz以上)になって初めてノイズ低減が大きくな
る。次に、音を減衰する特性の高い、耳とともに優れた
密封部を形成するセルフスキンの表面を有する特別なク
ッションを用いることにより、ノイズ低減はかなり向上
し、約1000Hz以上でノイズ低減が開始され、その
まま高周波数領域へと続く。これを示したのが曲線10
2である。さらに、曲線104に示されるように、クッ
ションの後部に大容積の空洞部を設けることにより、1
000Hz以下の周波数までノイズ低減の向上する領域
が拡大する。さらに、曲線106が示すように、マイク
ロホン生成フィードバックからの能動的ノイズ低減によ
り、1000Hzよりかなり低い周波数までノイズ低減
の向上する領域が拡大する。
【0035】本実施例において本発明に対応して構成さ
れたヘッドホン10のイヤホン112のうちの1つを作
動させる回路110が図7に示される。ヘッドホン10
のもう1つのイヤホンを作動する回路もこれと同一であ
る。本実施例における図7の回路110および同回路の
能動的ノイズ低減システムには、たとえば米国特許第4,
455,675 号における図2〜図11およびこれらの図に関
連する記載により示される回路およびシステムが適用さ
れる。図7に示すように、イヤホン112内部には、音
響発生部114及びマイクロホン116が設けられてい
る。音響発生部114は、ヘッドホンをつけている使用
者に対して音を再生する。マイクロホン116は、イヤ
ホン112と使用者の耳との間に形成された空洞部に存
在する低周波数の外部音をピックアップする。前置増幅
器118は、マイクロホン116からの出力信号を増幅
し、フィードバック信号を生成する。フィードバック信
号は、回路の入力側においてコンバイナ(combiner)回
路120にフィードバックされる。コンバイナ回路12
0は、このフィードバック信号を入力信号VI に加え
る。入力信号VI は、音響発生部114によって再生さ
れる可聴周波(audio)を表すものである。コンバイナ
回路120の出力は、まず、高レベル信号の振幅を限定
するコンプレッサ(compressor)回路122を通過し、
続いて、補償回路(compensator circuit )124を通
過する。補償回路124は、システムの開ループゲイン
(open-loop gain)がナイキスト(Nyquist )の安定判
別法に応じ、振動しないことを確かめる。
【0036】補償回路124の出力は、電力増幅器12
6に送られ、続いて音響発生部114に送られる。電力
増幅器126は、音響発生部114から出力される所望
のサウンドレベルを生成するために必要なレベルに信号
を増幅する。音響発生部114によって生成されたオー
ディオサウンド(audio sound :可聴周波音)は、イヤ
ホンのクッションによってイヤホンと使用者の耳の間に
形成された空洞部に漏れた周辺ノイズ(図7ではPN
示される)と結合する。このように、マイクロホン11
6がピックアップする信号は、オーディオ信号に周辺ノ
イズを加えたものを表している。
【0037】次に本発明の第二の実施例について説明す
る。図8は本発明の第二の実施例のイヤホン12の音響
発生部40およびマイクロホン42の部分の断面図であ
る。同図に示したように、第一の実施例に対して、マイ
クロホン42の後部側に開口部150が穴開けされると
いう変更がなされている。(注:図8ではマイクロホン
は後面側が見えるように据え付けられた状態が示されて
おり、図4ではマイクロホンは前面側が見えるように据
え付けられた状態が示されている。)開口部150は、
連通路管(conduit )152と、シェル14の壁に設け
られた圧力を均等化する開口部154によって、シェル
14の外部(もしくは音響発生部40後部の空洞部4
9)と音響が伝わるように連通されている。
【0038】このような構成によれば、システムの安定
性及び制御という点からは、マイクロホン42の低周波
数応答を考慮する必要はなくなり、低周波数においてシ
ステムのクリッピングレベル(clipping level)が向上
するという効果がある。周辺ノイズの観点からは、マイ
クロホン42の周波数応答は、(速度マイクロホン(ve
locity microphone )のように)1次ロールオフ(firs
t order roll-off)を有することになる。音響発生部4
0は、低周波数において、均一の周波数応答を有する。
圧力を均等化する開口部154の大きさを適当に選択す
ることによって、システムがクリッピングの前に受け入
れることのできる周囲ノイズの最大レベルを増大させる
ことが可能となる。一般的には、100Hz以上のノイ
ズ消去に重大な影響を与えずに約30Hzにおけるロー
ルオフを行えるように、圧力を均等化する開口部の大き
さが選択される。
【0039】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明のスープ
ラオーラルヘッドホンによれば、広い周波数範囲にわた
ってノイズを低減することが可能となる。ここで、この
ノイズ低減は、外部ノイズをかなりの程度弱めるのに十
分であるが、近くの人との会話などを含むすべての音を
遮断してしまうほどの低減ではない。なお、本発明のヘ
ッドホンによれば、アラウンドイヤータイプに匹敵する
ノイズ低減の特性を提供することが可能となる。
【0040】また、本発明のヘッドホンは、上記のよう
なノイズを低減することが可能であるが、同時に、同程
度のノイズ低減を行う他のデザインのヘッドホンに比
べ、かなり小さくて軽量となっている。さらに、本発明
のヘッドホンは、耳を頭に押しつけることなく、耳に宛
がわれるので、耳の後部は循環する空気にさらされてお
り、その結果、熱がより良く放散され、暑い天候におい
て不快であるという問題がない。
【0041】以上のように、本発明により、周囲ノイズ
を低減し、高品質の信号を再生する、小型、軽量かつ快
適で、使いやすいヘッドホンを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明による2つのスープラオーラルイヤホ
ンを備えたヘッドホンを示す図である。
【図2】 使用者の耳に装着した状態の本発明のスープ
ラオーラルヘッドホンのイヤホン部の側面図である。
【図3】 本発明の第一の実施例のスープラオーラルヘ
ッドホンのイヤホン部をクッションの側から見た図であ
る。
【図4】 本発明の第一の実施例のスープラオーラルヘ
ッドホンのイヤホン部の断面図である。
【図5】 本発明のスープラオーラルヘッドホンのイヤ
ホンの音響的構造の等価回路を示した図である。
【図6】 本発明に種々の態様によるノイズ低減の向上
を示したグラフである。
【図7】 本発明を含むシステムのブロック図である。
【図8】 本発明の第二の実施例における音響発生部と
マイクロホンの組み合わせた部分を示した図である。
【符号の説明】
10 スープラオーラルヘッドホン、12 イヤホン、
14 シェル、16クッション、28 貫通路、30
内部空洞部、40 音響発生部、42 マイクロホン。

Claims (36)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 イヤホンを有するスープラオーラルヘッ
    ドホンにおいて、 前記イヤホンは、 外部に対して内部空間を区割するシェル本体と、 前記シェル本体に据え付けられ、前記シェル本体の内部
    空間とともに内部空洞部を後ろ側に形成し、前面と後面
    を貫通する貫通路を有するクッションと、 前記内部空洞部内に据え付けられ、前記ヘッドホン使用
    時にオーディオ信号によって作動されて使用者に対して
    音を再生する音響発生部と、 を含み、 前記貫通路は、使用者が前記ヘッドホンを装着して前記
    クッションが使用者の耳に接触した状態で、前記内部空
    洞部と使用者の耳の空洞部を音響的に接続するように設
    けられ、 前記内部空洞部の総容積は、イヤホンを通過して使用者
    の耳の空洞に侵入する外部音を受動的に低減するよう
    に、約4立方センチメートル以上であり、 前記音響発生部は、前記内部空洞部と前記使用者の耳の
    空洞部を音響的に接続する前記貫通路をさえぎらないよ
    うに設けられることを特徴とするスープラオーラルヘッ
    ドホン。
  2. 【請求項2】 請求項1記載のスープラオーラルヘッド
    ホンにおいて、 前記内部空洞部の総容積は実質的に約10cc以上であ
    ることを特徴とするスープラオーラルヘッドホン。
  3. 【請求項3】 請求項2記載のスープラオーラルヘッド
    ホンにおいて、 前記内部空洞部の総容積はおよそ4立方センチメートル
    の10倍であることを特徴とするスープラオーラルヘッ
    ドホン。
  4. 【請求項4】 請求項1記載のスープラオーラルヘッド
    ホンにおいて、 前記クッションは後面と前面を有し、前記貫通路は前記
    クッション前面に開口部を形成し、この開口部は直径約
    15ミリメートル以下の大きさであることを特徴とする
    スープラオーラルヘッドホン。
  5. 【請求項5】 請求項4記載のスープラオーラルヘッド
    ホンにおいて、 前記貫通路は前記クッション前面に開口部を形成し、こ
    の開口部は直径およそ10から15ミリメートルの範囲
    の大きさであることを特徴とするスープラオーラルヘッ
    ドホン。
  6. 【請求項6】 請求項1記載のスープラオーラルヘッド
    ホンにおいて、 前記クッションは後面と前面を有し、前記貫通路の直径
    は、前記クッション前面から後面に行くに従い大きくな
    るように設定されていることを特徴とするスープラオー
    ラルヘッドホン。
  7. 【請求項7】 請求項1記載のスープラオーラルヘッド
    ホンにおいて、 さらに、前記内部空洞部の内部に音響減衰部材を備える
    ことを特徴とするスープラオーラルヘッドホン。
  8. 【請求項8】 請求項1記載のスープラオーラルヘッド
    ホンにおいて、 前記貫通路は中心軸を有し、前記音響発生部は前記中心
    軸と中心をずらした位置に設けられていることを特徴と
    するスープラオーラルヘッドホン。
  9. 【請求項9】 請求項1記載のスープラオーラルヘッド
    ホンにおいて、 前記貫通路は中心軸を有し、前記音響発生部は、前記中
    心軸と完全に離れた位置に設けられていることを特徴と
    するスープラオーラルヘッドホン。
  10. 【請求項10】 請求項8記載のスープラオーラルヘッ
    ドホンにおいて、 前記音響発生部は、前記中心軸に対して傾斜した面上に
    設けられることを特徴とするスープラオーラルヘッドホ
    ン。
  11. 【請求項11】 請求項1記載のスープラオーラルヘッ
    ドホンにおいて、 さらに、前記内部空洞部内に据え付けられ、ヘッドホン
    の使用時に能動的ノイズ低減回路に対してフィードバッ
    ク信号を供給する音響マイクロホンを含むことを特徴と
    するスープラオーラルヘッドホン。
  12. 【請求項12】 請求項11記載のスープラオーラルヘ
    ッドホンにおいて、 前記マイクロホンは前記音響発生部の前方に設けられる
    ことを特徴とするスープラオーラルヘッドホン。
  13. 【請求項13】 請求項12記載のスープラオーラルヘ
    ッドホンにおいて、 前記マイクロホンは、前記音響発生部の前方であって、
    前記音響発生部の中心と中心をずらした位置に設けられ
    ることを特徴とするスープラオーラルヘッドホン。
  14. 【請求項14】 請求項13記載のスープラオーラルヘ
    ッドホンにおいて、 前記マイクロホンが設けられた第1の面と、前記音響発
    生部が設けられた第2の面とは実質的に垂直であること
    を特徴とするスープラオーラルヘッドホン。
  15. 【請求項15】 請求項14記載のスープラオーラルヘ
    ッドホンにおいて、 前記クッションは後面と前面を有し、 前記貫通路は前記クッション後面に開口部を形成し、 前記第2の面は、前記クッション後面の開口部に対して
    傾斜していることを特徴とするスープラオーラルヘッド
    ホン。
  16. 【請求項16】 請求項15記載のスープラオーラルヘ
    ッドホンにおいて、 前記第2の面は前記クッション後面の開口部に対して傾
    斜して設定されており、この設定により前記音響マイク
    ロホンが前記貫通路内まで突き出して延びていることを
    特徴とするスープラオーラルヘッドホン。
  17. 【請求項17】 請求項1記載のスープラオーラルヘッ
    ドホンにおいて、 さらに、前記音響発生部を支持する支持構造を含み、 この支持構造は、支持構造上部に前記音響発生部が組み
    付けられた状態で、前記音響発生部の背面側に、前記内
    部空洞部より小さい小空洞部を形成し、 この小空洞部は前記内部空洞部の中に設けられ、かつ、
    前記内部空洞部と分離されていることを特徴とするスー
    プラオーラルヘッドホン。
  18. 【請求項18】 請求項17記載のスープラオーラルヘ
    ッドホンにおいて、 前記小空洞部は、前記内部空洞部から、両者を連結して
    圧力を均等にする開口部分を除き、音響が伝わらないよ
    うに分離されていることを特徴とするスープラオーラル
    ヘッドホン。
  19. 【請求項19】 請求項17記載のスープラオーラルヘ
    ッドホンにおいて、 前記小空洞部の壁は前記シェル本体の一部により形成さ
    れ、 前記シェル本体の前記小空洞部の壁を形成する部分に設
    けられ、前記小空洞部を前記シェル本体の外部空間と連
    通させる開口部を含むことを特徴とするスープラオーラ
    ルヘッドホン。
  20. 【請求項20】 請求項19記載のスープラオーラルヘ
    ッドホンにおいて、 さらに、前記内部空洞部内であって前記音響発生部の前
    方に設けられ、ヘッドホンの使用時に能動的ノイズ低減
    回路に対してフィードバック信号を供給する音響マイク
    ロホンを含むことを特徴とするスープラオーラルヘッド
    ホン。
  21. 【請求項21】 請求項20記載のスープラオーラルヘ
    ッドホンにおいて、 前記マイクロホンは音を感受する前面を有し、また、こ
    の前面の反対側に後面を有し、 前記マイクロホンの後面側の内部に圧力を均等化する開
    口部が形成され、 さらに、前記イヤホンは、前記マイクロホンの後面側内
    部の前記圧力を均等化する開口部を、前記シェル本体の
    外側と音が伝わるように連通させ、前記内部空洞部と前
    記マイクロホン後面側内部の開口部が連通して直接に音
    響が伝わるのを防止する連通路管を含むことを特徴とす
    るスープラオーラルヘッドホン。
  22. 【請求項22】 請求項21記載のスープラオーラルヘ
    ッドホンにおいて、 前記連通路管は前記小空洞部の内部に通じることを特徴
    とするスープラオーラルヘッドホン。
  23. 【請求項23】 請求項21記載のスープラオーラルヘ
    ッドホンにおいて、 前記連通路管は前記シェルを通り抜けて前記シェルの外
    部空間に通じることをを特徴とするスープラオーラルヘ
    ッドホン。
  24. 【請求項24】 請求項1記載のスープラオーラルヘッ
    ドホンにおいて、 前記クッションは、型により成形される、セルフスキン
    の材料からなることを特徴とするスープラオーラルヘッ
    ドホン。
  25. 【請求項25】 請求項1記載のスープラオーラルヘッ
    ドホンにおいて、 前記クッションは減衰性のある、可撓性を有する材料か
    らなることを特徴とするスープラオーラルヘッドホン。
  26. 【請求項26】 イヤホンを有するスープラオーラルヘ
    ッドホンにおいて、 前記イヤホンは、 外部に対して内部空間を区割するシェル本体と、 前記シェル本体に据え付けられ、前記シェル本体の内部
    空間とともに内部空洞部を後ろ側に形成し、前面と後面
    を貫通する貫通路を有するクッションと、 を含み、 前記貫通路は、使用者が前記ヘッドホンを装着して前記
    クッションが使用者の耳に接触した状態で、前記内部空
    洞部と使用者の耳の空洞部を音響的に接続するように設
    けられ、 前記内部空洞部の総容積は、約10立方センチメートル
    以上であることを特徴とするスープラオーラルヘッドホ
    ン。
  27. 【請求項27】 請求項26記載のスープラオーラルヘ
    ッドホンにおいて、 前記内部空洞部の総容積はおよそ4立方センチメートル
    の10倍であることを特徴とするスープラオーラルヘッ
    ドホン。
  28. 【請求項28】 請求項27記載のスープラオーラルヘ
    ッドホンにおいて、 前記クッションは後面と前面を有し、前記貫通路は前記
    クッション前面に開口部を形成し、この開口部は直径約
    15ミリメートル以下の大きさであることを特徴とする
    スープラオーラルヘッドホン。
  29. 【請求項29】 請求項28記載のスープラオーラルヘ
    ッドホンにおいて、 前記貫通路は前記クッション前面に開口部を形成し、こ
    の開口部は直径およそ10から15ミリメートルの範囲
    の大きさであることを特徴とするスープラオーラルヘッ
    ドホン。
  30. 【請求項30】 請求項27記載のスープラオーラルヘ
    ッドホンにおいて、 前記クッションは後面と前面を有し、前記貫通路の直径
    は、前記クッションの前面から後面に行くに従い大きく
    なるように設定されていることを特徴とするスープラオ
    ーラルヘッドホン。
  31. 【請求項31】 イヤホンを有するスープラオーラルヘ
    ッドホンにおいて、 前記イヤホンは、 外部に対して内部空間を区割するシェル本体と、 前記シェル本体に据え付けられ、前記シェル本体の内部
    空間とともに内部空洞部を後ろ側に形成し、前面と後面
    を貫通する貫通路を有するクッションと、 前記内部空洞部内に据え付けられ、前記ヘッドホン使用
    時にオーディオ信号によって作動されて使用者に対して
    音を再生する音響発生部と、 前記内部空洞部内に据え付けられ、前記ヘッドホンの使
    用時に能動的ノイズ低減回路に対してフィードバック信
    号を供給する音響マイクロホンと、 を含み、 前記貫通路は、使用者が前記ヘッドホンを装着して前記
    クッションが使用者の耳に接触した状態で、前記内部空
    洞部と使用者の耳の空洞部を音響的に接続するように設
    けられ、 前記内部空洞部の総容積は4立方センチメートル以上で
    あり、 前記音響発生部は、前記内部空洞部と前記使用者の耳の
    空洞部を音響的に接続する前記貫通路をさえぎらないよ
    うに設けられることを特徴とするスープラオーラルヘッ
    ドホン。
  32. 【請求項32】 請求項31記載のスープラオーラルヘ
    ッドホンにおいて、 前記内部空洞部の総容積はおよそ4立方センチメートル
    の10倍であることを特徴とするスープラオーラルヘッ
    ドホン。
  33. 【請求項33】 請求項32記載のスープラオーラルヘ
    ッドホンにおいて、 前記マイクロホンは、前記音響発生部の前方であって、
    前記音響発生部の中心と中心をずらした位置に設けられ
    ることを特徴とするスープラオーラルヘッドホン。
  34. 【請求項34】 請求項33記載のスープラオーラルヘ
    ッドホンにおいて、 前記マイクロホンが設けられた第1の面と、前記音響発
    生部が設けられた第2の面とは実質的に垂直であること
    を特徴とするスープラオーラルヘッドホン。
  35. 【請求項35】 請求項34記載のスープラオーラルヘ
    ッドホンにおいて、 前記クッションは後面と前面を有し、 前記貫通路は前記クッション後面に開口部を形成し、 前記第2の面は、前記クッション後面の開口部に対して
    傾斜していることを特徴とするスープラオーラルヘッド
    ホン。
  36. 【請求項36】 請求項35記載のスープラオーラルヘ
    ッドホンにおいて、 前記第2の面は前記クッション後面の開口部に対して傾
    斜して設定されており、この設定により前記音響マイク
    ロホンが前記貫通路内まで突き出して延びていることを
    特徴とするスープラオーラルヘッドホン。
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