WO2010029796A1 - ノイズキャンセルヘッドホン - Google Patents

Abstract

　周囲の騒音を打ち消して音楽のみを聞くことができるノイズキャンセルヘッドホンにおいて、ノイズキャンセルヘッドホンが発生源となるノイズ成分を抑制することができるノイズキャンセルヘッドホンを得る。 環境騒音を電気信号に変換するマイクロホンと、マイクロホンで変換される騒音信号を打ち消すためのキャンセル信号を生成するキャンセル信号生成手段と、オーディオ信号とキャンセル信号で駆動されるスピーカを備え、キャンセル信号の低域成分を濾過する残留ノイズ抑制用ローパスフィルター回路と、騒音信号の検出レベルの基準となる電圧を生成する基準電圧回路と、騒音信号と基準となる電圧を比較することで騒音信号のレベルを検出しこの検出結果を示す制御信号を出力する判定回路と、制御信号に応じて残留ノイズ抑制用ローパスフィルター回路の動作を制御するスイッチ回路と、を有する。

Description

ノイ キ セ ッドホン 術分野

本 、 周囲の ( 下、 と を打ち消して音楽のみを 聞 ことができるノイズキ ンセ ッドホンであ て、 特に、 騒音の 性に 応じてキャ セ 性を変化さ るこ ができるノイズキャ セ ッドホ に関するも である。

音をキャ セ 音によ て打ち消し 、 再生された音楽を聴 こと ができるノイズキ ンセ ッドホ は、 ッドホ に取り付けられた イク ットによ て される環境 音を電気 号に変換して、 この 音信号を元に、 ッドホ を通過して利用者の耳に聞こえる 音を打ち 消す セ 音を生成し、 この セ 再生する音楽をともに ド ホ スピ ットから出力することで環境 音が打ち消された状態で音楽 を聴 ことができるよ に構成されて る。 て、 環境 音が利用者の 囲の 況を知ら る ( サイ ク ラク ョ など) であ ても、 これを打ち消すことになるので、 このよ 囲 況を把握するのに必要な音によ てもたらされる利用者の 全が 害さ れる原因となる。 そこで、 ノイ に含まれる周囲の 況を知ら る音の申 ら 用者にと て興味深 音 を選択的に分離し、 この 用者にと て興味 深 音 に対しては セ 号を生成 ず、 それ以外の音に対しては セ 号を生成するこ で、 利用者が安全に使用することができるノイ キ セ ッドホンが知られて る 。 2００4 5 2 6 3 7 5 また、 ノイ キャンセ ッドホ は屋外 電車の中などにお て環境 音 に左右されることな かな環境で音楽を楽しむことに用 るほか、 裸の耳で そのまま て て 聴にな てしま 大音量の

、 ス場のピット、 飛行機の 、 工事現場など) にお て、 聴覚を 保護する防音 (イヤ ) として ることもできる。 この 合、 主に高 音 を中心に セ するよ に動作をするものが用 られる。 明の

明が解決しよ とする課題

来のノイズキャ セ ドホ 、 環境 音がこれを セ する必 要がな ら 分に小 ときであ ても、 キヤ セ 音が生成されて出力 される。 する 、 キヤ セ ア プから られる ノイ に よる音が環境 よりも大き 聞こえてしま 、 聴 て る音楽の 質を変化 さ て ま ことがある。 様に、 環境 音がこれを セ する必要がな ら きであ ても、 イク ットによ て されると その 音を打ち消すキャ セ 音が出力される。 このよ セ 音は環 境 音の まで打ち消す セ 号となるので、 利用者にお ては周 囲の 況を音で 握しに なり事故に遭遇するこ があり得る。 、 上記 題を鑑みてなされたものであ て、 環境 の 性 に応じて セ 性を変化さ ることができるノイズキ セ ッドホ であ て、 環境 音が使用者 定した 下にな たとき、 雑音 ス ィ タ 路を有効にし、 また、 環境 音が大き 使用者の 定 した 上にな たとき、 雑音 ス タ 路を無効にす ることで、 にはノイ キ セ 路 ら発生する ノイ を抑制 、 利用者の 全を向上さ た ノイ を中心 するノイ キ セ をす ることができるノイズキ ドホ を提供することを目的とする。 題を解決するための

明に係るノイズキ セ ッドホンは、 環境 音を電気 号に変換す イク 、 イク で変換される 音信号を打ち消すための セ 号を生成するキャ セ 段と、 オ ディオ 号 上記キヤ ンセ 号で駆動されるスピ カを備え、 上記キャ セ 号の 分を 過する ノイズ ス ィ タ 路と、 上記 音信号の

の 準となる電圧を生成する基準 路と、 上記 音信号と上記 準とな る電圧を 較することで上記 音信号の ベ を検出しこの 果を示す制 御 号を出力する判定 路と、 上記 号に応じて上記 ノイズ

ス ィ タ 路の 作を制御するスイッチ 路と、 を有することを主な 特徴とする。 明の他の形 、 上記のノイズキャ セ ッドホ にお て、 スイッ チ 、 騒音信号 が基準となる電圧よりも小さ 時に判定 路が出力 する制御 号によ て残留ノイズ ス ィ タ 路の 作を有効 にすることを特徴 する。

または、 上記スイッチ 、 騒音信号 が基準となる電圧よりも大き 時に判定 路が出力する制御 号によ て残留ノイズ ス ィ タ 路の 作を無効にするよ にしてもよ 。 明に係るノイ キ セ ドホ のさらに他の形 、 環境 音を 電気 号に変換する イク 、 イク で変換される 音信号を打 ち消すための ンセ 号を生成する ンセ 段と、 オ ディ オ 号と上記キヤ セ 号で駆動されるスピ を備え、 上記キヤ セ 号 分を 過する ノイ ス タ 路と、 上記 音信号の の 準となる電圧を生成する基準 路と、 上記 音信 号と上記 準 なる電圧を 較するこ で上記 音信号の を検出しこの 果を示す制御 号を出力する判定 路と、 上記 号に応じて上記 ノイズ ス ィ タ 路の 波数を可変さ る 波数 路と、 を有することを特徴とする。 明のさらに他の形 、 上記のノイズキ セ ッドホンにお て、 波数 、 判定 路が検出した 音信号 が基準となる電圧 よりも小さ 時に出力する制御 号によ て、 残留ノイ スフィ タ 路の 波数を低 ることを特徴とする。

または、 上記 波数 、 判定 路が検出した 音信号 ベ が 基準となる電圧よりも大き 時に出力する制御 号によ て、 残留ノイズ ス ィ タ 路の 波数を高 するものであ てもよ 。 明のさらに他の形 、 上記のノイ キ ンセ ドホ にお て、 基準 路の 準となる電圧を可変することができる基準 路をき らに有して るこ を特徴とする。 明のさらに他の形 上記のノイズキャ セ ッドホ にお て、 波数の 準となる周波数を設定する 波数 路をさらに有して ることを特徴 する。 明のさらに他の形 、 上記のノイ キ セ ッ ホ にお て、 騒音信号の 定の 波数を識別して出力する周波数 路をさらに有し、 判 定 、 上記 波数 路の 力と基準となる電圧を 較することで 波数 路を動作さ 、 残留ノイ ス ィ タ 路の 波数を可変することを特徴とする。 明の

明によれ 、 環境 音が小 、 使用者の 定した 下にな た ときほ、 残留ノイズ ス ィ タ 路を有効にすることによ 、 ノイ キ ンセ 路 ら発生する ノイ を抑制することができる。 音が大き 使用者の 定した ベ 上にな た きは、 スフィ タ 路を無効にし、 ・ にまでノイズキ セ 号を出力することが できるよ にする。 これによ て、 には利用者の 全を向上させ ノイズを中心 するノイ キ セ をすることができ、 には高 セ 果を発揮するノイズキ セ ッドホ を得ることができる。 0

5

また 明によれ 、 使用者が設定したノイ 難聴になる可能性の ある大きなノイズ のときにのみ 来のノイズキ セ 能を動作さ ノイズ が低 ときや 定 波数し まな ノイズのときにはノイ キ セ の セ 波数 性を選んでノイズを することが でき、 し も 囲のノイ が小さ 時に不要なア プの ノイズを抑制し 楽を高音質で聴 こ が出来るよ になる。 また、 環境 音が小さ ときには、 話し声など周囲の ・ 聞こえるた め、 屋外で事故に遭 険性も減らすことが出来る。 用者はボリ

スイッチで自由にノイ キ セ 能の ンセ 波数 を ト でき使用 境に合わ ることが出来る。 また、 基準 を、 難聴になる恐れがあるほどの 音 に合 わ ておけ 、 騒音 が上記 ベ 上になると、 ・ に までノイズキ ンセ 果が及ぶため、 使用者が難聴になることを防止するこ ともできる。 面の 単な説明

図は、 明に るノイ キ ッドホ の を示す機 能 ック図である。

2図は、 明に るノイ キ セ ッドホ の別の実 を示 機能 ック図である。

3図は、 明に るノイ キ セ ッドホ のさらに別の実 を示す機能 ジク図である。

4図は、 明に るノイ キ セ ッドホ のさらに別の実 を示す機能ブ ック図である。

5図は、 明に るノイ キ ンセ ッドホン さらに別の実 を示す機能ブ ック図である。 号の

イク ット

ノイズキ

1 スイッチ

ノイズ ス ィ タ

ノイズ 出回路

7

R ッドホンア プ

波数

9

92 波数

9 波数 路 発明を実施するための 良の

下、 本 明に係るノイ キ セ ッドホンの に て 面を参 照しながら 明する。 (

にお て、 ノイ キ セ ッドホン は、 イク と イクアンプ 2 、 ノイズキ セ 3と、 スイッチ 4と 、 残留ノイ スフィ タ ( P ) と、 ッドホ ア プ Rと、 ッドホンスピ 9と、 外部ノイズ 出回路 6と、 基準

1 7と、 を有してなる。 イク ット は、 環境 音である外部ノイズ3０を して電気 号 に変換し、 これを騒音信号として する。 イクア プ 2 、 イク ット から出力される 音信号を所定 に増幅して出力する。 ノイズキ セ 3 、 イクアンプ 2から出力きれる 音信号を元 に、 ッドホ を通過して利用者の耳に入ろ とする環境 音を打ち消す セ 号を生成して する。 ノイ P 5 、 キヤ セ 号の を遮断して を通 過さ るフィ タ 路であ て、 残留ノイズ 5の 作を有効 にすることにより、 イク ット 、 イクア プ 2、 ノイズキ セ

3によ て発生する ノイズを低減することができる。 ドホ アン 8は、 ノイズキ セ 3の 号に よ て ドホ スピ 9を駆動するアンプである。 ただし、 スイッチ 4の によ て、 残留ノイズ P 5を通 たノイズキ セ

3の 号、 または、 残留ノイ P 5を イ ス ノイズキ ンセ 3の 号によ て ドホ スピ 9を駆動する。 ッドホ スピ カ 、 ドホ ア プ 8の 号によ て駆動され、 環境 音を ンセ するための 波を出力する。 ノイ ベ 出回路 6は、 ッドホ ア 8が出力する セ 号の を検出し、 その 果を制御 号として出力する回路であ て 、 キヤンセ 号を予 定する基準 比較することで、 騒音信号の を検出する。 ノイズ 出回路 6は、 環境 音の 出がで きればよ ので、 イクア 2、 ノイ キ 3、 ッドホ ア プ 8の ずれ ら てもよ 。 、 外部ノイ ズ 出回路 6が騒音信号の ベ 出に用 る 圧を生成する回 路で、 この 外部ノイズ ベ 出回路 6に供給される。 ノイズ 出回路 6は、 基準 騒音信号 を 較する ことで騒音信号の を検出 、 騒音信号の ベ が基準 よ も けれ ば ノイ 3０が所定の 量より も大きければ)、 イッチ 4を閉じるた めの 号を出力する。 音信号の が よりも けれ ノイズ3０が所定の 量よりも )、スイッチ 4を開放するための 号を出力する。 スイ 4は、 外部ノイズ 出回路 6からの 号によ て開閉し、 ノイ キ セ 3の 号である ンセ 号を、 残留ノイ P 5を通して ドホ ア プ 8に供給するか、 または 残留ノイズ P 5を イ スして ホ ア プ 8に供給する を選択するスイッチである。 ノイズキ セ ッドホ は、 左右 対で構成される しな ドホ に収められた状態で利用 能になる。 ッドホ 上記のノ イ キ セ ドホ を 側の に収めても し、 片側のみに収め てもよ 。 側の に収められる きは、 楽音信号 力用の ドを、 左右 の に収められたノイ キ ンセ ドホ にそれぞれ 続し、 例えば 、 ッドホンア の ックス 路を設けて、 ここでキャ セ 号と混合し ドホ ア プ 8によ て ドホ スピ 9 ら セ 号と音楽 号を出力するよ に構成すれ よ 。 側の に収められて 右の ドホン ド ドで結合されて る形式の ドホンの 合、 片方の ドホ 体 ら他方の ドホ に楽音信号が伝達される配線を上記 ッド ドに埋め込んでもよ 。 また 、 駆動用の 片方の ドホン にのみ するよ に構成すれば よ 。 記の 成を有するノイ キ ンセ ッドホ によれ 、 外部ノイ 3 0の 量が小さ ときは、 残留ノイズ 5によ て イクア プ 2等の残 ノイ を除去した 号を出力し、 静 な環境で聞 て る音楽を残留ノイズによ て変化さ ることな 、 高音質のノイ キ ンセ ッドホンと て ることができる。 また、 外部ノイズ ０の 量が大き ときは スイッチ 4によ て残留ノ イズ P 5を イ ス 、 ノイ キ ンセ 3で生 成される セ 号をそのま 、 したが て、 中高音 もそのまま 力す ることで、 より広 波数帯域の 音を打ち消すことができる。 6０2 ０ 上 明した実施 では、 残留ノイズ P 5がノイ キ セ

3の 段に備えられて る。 し し、 明に係るノイズキ ンセ ッドホ は、 この例に限ることな 、 残留ノイ P 5 置が、 イクア プ 2の 段であ てもよ し、 ッドホ アンプ 8の 段であ てもよ 。 ノイ P 5 、 残留ノイズが耳障りに ならな よ に、 そ を除去する目的で用 て る。 ノイズの

去される 同様に、 キヤ セ 号の 去されるので、 その 、 キヤ ンセ 低 なるが、 上記のよ に残留ノイズ P 5を備える 置を調整することで、 残留ノイ を低減し 、 キ セ 果を得ること ができる最適なノイズキ セ ッドホ を得ることができる。 ( 2)

次に、 明に係るノイズキ ンセ ッ ホ の 2の に て説 明する。 2にお て、 ノイズキ ンセ ッドホン2は、 実施 同様に 、 イク イクアンプ 2、 ノイ キ セ 路 3、 残留ノイ P 5、 ッドホ ア プ 8、 ッドホンスピ カ 9、 外部ノイ 出回路 6、 基準 7を備えて る。

異な て、 実施 におけるスイッチ 4 わりに、 波数 ( 下、 f と 2０を備えて る。 ここでは、 ノイズキ セ ッドホ と異なる構成である f 2０を中心に説明する。 f 2 、 外部ノイズ 出回路 6が、 検出した 音信号 ベ に応じて出力する制御 号によ て、 残留ノイ P 5の 波数 (f 。) を変化さ る回路である。 イク ット で された 外部ノイズ3０すなわち 音の が、 基準 7から供給され る基準 よりも ければ、 残留ノイズ P 5の 波数を高 に変化さ て、 より広 波数帯域の 音を打ち消すことができる ンセ 号を出力できるよ にする。 音信号の が、 イクア

などの ノイズが目立たな 程度に高 ときは、 波数f を高 して 実質的に残留ノイ P 5の 作を無効にする。 0

また、 騒音信号の が基準 よ も低 ときは、 残留ノイズ

P 5の 波数を低 に変化させて、 イクア プ 2など ら生じ る ノイ を除去して、 のみを打ち消す セ 号を出力できるよ にする。 すなわち、 残留ノイズ P 5の 作を有効にする。 記のよ に構成されるノイズキ セ ッドホ 2によれ 、 外部ノイ ズ3０の 量が小 、 騒音信号の が基準 よりも低 きは、 残留 ノイズ P 5の 波数f を低 るよ にf 。 2０ を動作さ る。 また、 外部ノイズ3０の 量が大き 、 騒音信号の が基 準 よりも高 ときは、 残留ノイズ P 5の 波数f 。を高 するよ に、 o 2０を動作さ る。 このよ に動作させることで 、 外部ノイ 3 の 量が残留ノイズの 量よりも ときは、 残留ノイ

P 5の 波数foを に低 して、 キヤ セ 号に含ま れる ノイズを低減し、 外部ノイズ3０ 量が残留ノイズの 量よりも大 き きは、 残留ノイズ P 5の 波数f 。を に高 して 、 残留ノイ の 減を泣か 、 ・ の 音の 減効果を発揮する セ 号を出 することができるノイ キ セ ドホ を得ること ができる。 ( 3

次に、 明に係るノイズキ ンセ ッドホ の 3の に て 3を用 て説明 る。 3にお て、 ノイ キ セ ドホ 3は、 2 の と同様に、 イク ット 、 イクアンプ 2、 ノイズキ セ

3、 残留ノイ P 5、 ッドホ ア プ 8 ッドホンスピ 9、 外部ノイズ 出回路 6、 基準 7 、 f 2０を備えて。 2の と異なる点は、 さらに基準

2 を備えて る点である。 そこで、 ここで 2 を 中心に説明する。 2 は、 ッドホ に設けられた しな 操作スイ ッチまたはボリ によ て基準 7に供給する基準 圧の を調整 能な回路である。 2 にお て、 利用者

7が供給する基準 を自由に設定することができる。 すなわち 、 この 2 の 定によ て、 外部ノイズ 出回路 6 における 音信号の ベ を調整し、 上記のよ に 波数 を変化 さ ることができる。 用者は周囲 境に応じて 、 ノイズキ セ ッドホ 3の 性を変化さ るこ ができるため、 よ やす ノイ キ セ ホ を得ることができる。 ( 4

次に、 明の 4の に て 4を用 て説明する。 4にお て 、 ノイズキ セ ッドホ 4は、 3の と同様に イク

、 イクア プ 2、 ノイ キ 3、 残留ノイ P 5、 ドホンアンプ 8、 ッドホ スピ カ 9、 外部ノイ 出回路 6、 基準 7、 f 2０、 基準 2 を備えて る。 4の が第3の と異なる点は、 さらに使 用者が任意に調整 能な f 22を備えて ることである。 よ て、 ここで 22を中心に説明する。 f 22は、残留ノイ P 5の 波数f の 、 な 操作スイッチまたはボリ によ て利用者が自由に設定で きるよ にする回路である。 f 22によ て 波数の を 設定することにより、 f 2０が残留ノイズ P 5の 波数f 。をプラス 、 または イナス ( 波数、 または低 波 数) に変化さ る。 このよ に 環境 音の 類によ て、 利用者が任意に残 留ノイズ P 5の 波数f を調整することができる で、 利 用 境により合致した ンセ 果を発揮するノイズキ セ ッドホ を得ることができる。 2 (

次に、 明の 5の に て 5を用 て説明する。 5にお て 、 ノイズキャンセ ドホン5は 4の と同様に、 イク ット 、 イクア プ 、 ノイズキ セ 3、 残留ノイズ 、 ッドホンア プ R、 ッドホ スピ カ 9、 外部ノイ ズ 出回路 、 基準 、 2 、 基準

、 f 92を備えて る。 5の が第4の と異 なる点は、 さらに外部ノイズ 波数 2 を備えて ることである。 よ て、 ここでは、 外部ノイズ 波数 2 を中心に説明する。 ノイ 波数 9 Rは 環境 音である外部ノイ 3０に含まれ る特定の 波数 分を識別して する回路である。 この ノイ 波数

Rが 別して出力する信号の を、 外部ノイズ 出回路 6にお て検出する。 ノイズ 波数 23の 力よ も

が供給する基準 圧の方が高げれば、 f 2０によ て設定さ れる ノイズ P Rの 波数f を低 して、 キヤ セ 号に含まれる イクア プ 2などの ノイズを除去する。 これにより、 の 音信号のみを打ち消す セ 号を出 することができる。 また、 外部ノイ 波数 9 Rの 力よ も 圧の方が低ければ、 外部ノ イズ の 量が大き ので、 f 。 2 によ て設定される ノイ の 波数f を高 し、 ・ の ノイ を打ち 消すことができるキ セ 号を出 することができる。 ノイ 波数 2 Rによ て外部ノイズ3 の 定の 波数 分 の を検出することができれ 、 外部ノイズ 波数 23に す る 音信号は、 イクア プ 2 ノイズキ セ 3、 ッ ドホ アン J Rの ずれの 号であ てもよ 。 このよ に、 5の に係るノイズキ セ ッドホン5によれ 、 外部ノイズ3 f まれる周波数 分に応じて、 音を除去する 3 ノイ P 5の 性を変化さ ることにより、 利用者の 境に 適合 た特性を発揮するノイズキャ セ ッドホ を得ることができる。 なお、 本明細書にお て は、 般的な音楽 号のほ 、 わ ゆるオ ディオ 号のことを 、 音信号 と 合もある。 上の利用の可能性

、 ドホ のタイプに限定されるものではな 、 耳覆 型、 耳 、 インナ イヤ 、 カナ 型など、 あらゆるタイプの ホ に適用 能である。

、 サ トホ オ ディ など、 音楽 号を再生して 出力 る各種 ステムに ノイ キャ セ 理にも適用 能である

Claims

4 求 の

・ 音を電気 号に変換する イク 、 イク で変換さ れる 音信号を打ち消 ための セ 号を生成するキ ンセ

段と、 号と上記キヤ セ 号で駆動されるスピ カ 、 を備 えたノイ キ セ ッドホ であ て、

上記キヤ セ 号 分を 過する ノイズ ス ィ タ 路と、

上記 音信号の ベ 準となる電圧を生成する基準 路と、 上記 音信号 上記 準となる電圧を 較するこ で上記 音信号の を検出 この 果を示す制御 号を出力する判定 路と、

上記 号に応じて上記 ノイ ス ィ タ 路の 作 を制御するスイッチ 路 、 を有するノイズキャ セ ッドホン。

2・ スイッチ 、 騒音信号 が基準となる電圧より も小さ 時に判 定 路が出 する制御 号によ て残留ノイ ス ィ タ 路 作を有効にするものである 求の 載のノイ キ セ ッ ホ 。

3・ スイッチ 、 騒音信号 が基準となる電圧よりも大き 時に判 定 路が出 する制御 号によ て残留ノイ ス タ 路 作を無効にするものである 求の 載のノイ キ セ ホ 。

4・ 音を電気 号に変換する イク 、 イク で変換さ れる 音信号を打ち消すための セ 号を生成するキ セ

段と、 号と上記キヤ セ 号で駆動されるスピ カ 、 を備 えたノイズキ ンセ ドホ であ て、

上記キヤンセ 号の 分を 過する ノイズ ス ィ タ 路と、

上記 音信号の の 準となる電圧を生成する基準 路と、 上記 音信号と上記 準となる電圧を 較することで上記 音信号の を検出しこの 果を示す制御 号を出力する判定 路と、

上記 号に応じて上記 ノイ スフィ 路の 5 波数を可変させる 波数 路と、 を有するノイ キ ド ホ 。

5・ 波数 、 判定 路が検出した 音信号 が基準とな る電圧よりも小 時に出力する制御 号によ て、 残留ノイズ

ス ィ タ 路の 波数を低 するものである 求の 4 載の ノイ キャ セ ッドホ 。

6・ 波数 、 判定 路が検出した 音信号 が基準とな る電圧よ も大き 時に する制御 号によ て残留ノイズ ス ィ タ 路の 波数を高 するものである 求の 4 載のノ イズキ ンセ ッドホ 。

7・ 路の 準となる電圧を可変するこ ができる基準

路をさらに有して る 求の 6項の ずれ に記載のノイズ キ セ ッドホ 。

8・ 波数の 準となる周波数を設定する 波数 路をさらに 有して る 求の 4 7項の ずれ に記載 ノイ キ セ ッドホ 。

9・ 音信号の 定の 波数を識別して出力する周波数 路をさらに有 し、 判定 、 上記 波数 路の 基準 なる電圧を 較すること で 波数 路を動作さ 、 残留ノイ スフィ タ 路 波数を可変する 求の 4 8項の ずれ に記載のノイ ズキャン ッドホ 。