WO2017208397A1 - ノイズキャンセルヘッドホン - Google Patents

ノイズキャンセルヘッドホン Download PDF

Info

Publication number
WO2017208397A1
WO2017208397A1 PCT/JP2016/066242 JP2016066242W WO2017208397A1 WO 2017208397 A1 WO2017208397 A1 WO 2017208397A1 JP 2016066242 W JP2016066242 W JP 2016066242W WO 2017208397 A1 WO2017208397 A1 WO 2017208397A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
noise
microphone
speaker
housing
canceling
Prior art date
Application number
PCT/JP2016/066242
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
信也 芦澤
Original Assignee
フォスター電機株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by フォスター電機株式会社 filed Critical フォスター電機株式会社
Priority to PCT/JP2016/066242 priority Critical patent/WO2017208397A1/ja
Priority to US16/306,258 priority patent/US20190172440A1/en
Priority to JP2018520284A priority patent/JP6602973B2/ja
Publication of WO2017208397A1 publication Critical patent/WO2017208397A1/ja

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K11/00—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/16—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/175—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general using interference effects; Masking sound
    • G10K11/178—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general using interference effects; Masking sound by electro-acoustically regenerating the original acoustic waves in anti-phase
    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K11/00—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/16—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/175—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general using interference effects; Masking sound
    • G10K11/178—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general using interference effects; Masking sound by electro-acoustically regenerating the original acoustic waves in anti-phase
    • G10K11/1781—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general using interference effects; Masking sound by electro-acoustically regenerating the original acoustic waves in anti-phase characterised by the analysis of input or output signals, e.g. frequency range, modes, transfer functions
    • G10K11/17813—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general using interference effects; Masking sound by electro-acoustically regenerating the original acoustic waves in anti-phase characterised by the analysis of input or output signals, e.g. frequency range, modes, transfer functions characterised by the analysis of the acoustic paths, e.g. estimating, calibrating or testing of transfer functions or cross-terms
    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K11/00—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/16—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/175—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general using interference effects; Masking sound
    • G10K11/178—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general using interference effects; Masking sound by electro-acoustically regenerating the original acoustic waves in anti-phase
    • G10K11/1785—Methods, e.g. algorithms; Devices
    • G10K11/17857—Geometric disposition, e.g. placement of microphones
    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K11/00—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/16—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/175—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general using interference effects; Masking sound
    • G10K11/178—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general using interference effects; Masking sound by electro-acoustically regenerating the original acoustic waves in anti-phase
    • G10K11/1787—General system configurations
    • G10K11/17873—General system configurations using a reference signal without an error signal, e.g. pure feedforward
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R1/00—Details of transducers, loudspeakers or microphones
    • H04R1/02—Casings; Cabinets ; Supports therefor; Mountings therein
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R1/00—Details of transducers, loudspeakers or microphones
    • H04R1/10—Earpieces; Attachments therefor ; Earphones; Monophonic headphones
    • H04R1/1083—Reduction of ambient noise
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R3/00—Circuits for transducers, loudspeakers or microphones
    • H04R3/005—Circuits for transducers, loudspeakers or microphones for combining the signals of two or more microphones
    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K2210/00—Details of active noise control [ANC] covered by G10K11/178 but not provided for in any of its subgroups
    • G10K2210/10—Applications
    • G10K2210/108—Communication systems, e.g. where useful sound is kept and noise is cancelled
    • G10K2210/1081—Earphones, e.g. for telephones, ear protectors or headsets
    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K2210/00—Details of active noise control [ANC] covered by G10K11/178 but not provided for in any of its subgroups
    • G10K2210/30—Means
    • G10K2210/301—Computational
    • G10K2210/3026—Feedback
    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K2210/00—Details of active noise control [ANC] covered by G10K11/178 but not provided for in any of its subgroups
    • G10K2210/30—Means
    • G10K2210/301—Computational
    • G10K2210/3027—Feedforward
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R2410/00—Microphones
    • H04R2410/05—Noise reduction with a separate noise microphone
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R2460/00—Details of hearing devices, i.e. of ear- or headphones covered by H04R1/10 or H04R5/033 but not provided for in any of their subgroups, or of hearing aids covered by H04R25/00 but not provided for in any of its subgroups
    • H04R2460/01—Hearing devices using active noise cancellation

Definitions

  • the present invention relates to a noise canceling headphone that generates a noise canceling signal from an external noise signal generated by a microphone provided in a casing, and drives a headphone unit in the casing by the noise canceling signal to emit a canceling sound. .
  • Noise canceling headphones can reduce unpleasant noise in airplanes and daily life, and there is a certain demand in the market as a tool that can be used comfortably even in a noise space.
  • the mechanism is that a noise signal is generated by a microphone attached to the housing of the headphone, a “noise cancel signal” having a phase opposite to the noise heard by the user is generated by a circuit, and is output from the speaker of the headphone.
  • Active noise cancellation methods include a “feedback method”, a “feed forward method”, and a “hybrid method” that combines the two.
  • the “feedback type” microphone is provided in a space where the speaker and the ear are located, and picks up external noise that has entered the space. Therefore, there is little difference between the audible sound and the sound input to the microphone, and it is easy to create a filter (a circuit that generates an anti-phase noise cancellation signal).
  • the microphone picks up the reproduced sound from the speaker in addition to the noise, it is necessary to devise a filter to separate the reproduced sound from the noise. Also, since the microphone picks up the reproduced sound from the speaker in addition to the noise, there is a case where howling occurs when the sound is positively fed back and works in the direction of amplifying the reproduced sound.
  • the “feed forward type” microphone is not provided in the space where the speaker and the ear are positioned, but is provided outside the headphone housing, and picks up noise outside the housing. Therefore, it is difficult for the microphone to pick up the reproduced sound from the speaker, it is not necessary to separate the reproduced sound and noise, and it is difficult to cause howling that occurs when the sound is positively fed back and works in the direction of amplifying the reproduced sound.
  • a speaker 3 is provided on a baffle 2 a on the bottom side of a housing 2 of a headphone 1.
  • the baffle 2 a partitions the acoustic space before and after the diaphragm of the speaker 3, and a back cavity 2 b is formed on the rear side of the diaphragm of the speaker 3.
  • An eardrum 4b is located in the back of the user's 4 ear canal 4a. Further, an ear pad 5 is provided on the bottom side of the housing 2 of the headphone 1 so as to be in close contact with the opening periphery of the external ear canal 4a of the user 4.
  • the speaker 3 of the headphone 1 is arranged so as to output sound into a space surrounded by the ear pad 5 and the baffle 2a of the housing 2.
  • a feed forward type microphone 6 for picking up noise outside the housing 2 is provided on the outside (outer surface) of the housing 2 of the headphones 1. Note that the microphone 6 in FIG. 15 is disposed at the center of the cross section of the housing 2 in a direction orthogonal to the traveling direction of the sound emitted from the speaker 3 (indicated by the arrow S in the figure). As for the noise picked up by the microphone 6, a noise cancellation signal having an antiphase is generated by a filter (not shown), and a noise cancellation sound is output from the speaker 3.
  • Reference numeral 7 denotes an upper noise generation source located above the user 4, and 8 denotes a lateral noise generation source located beside the user 4.
  • the noise from the upper noise generation source 7 is referred to as upper irradiation noise
  • the noise from the lateral noise generation source 8 is referred to as horizontal irradiation noise.
  • a route in which the noise directly reaches the eardrum 4b of the user 4 without passing through the microphone 6 and the speaker 3 hereinafter referred to as a noise route
  • the difference from the route reaching the eardrum 4b (hereinafter referred to as the noise canceling sound route) is d- (a + d).
  • the difference between the noise path and the noise cancellation sound path in the lateral illumination noise is c ⁇ a. Therefore, the path difference changes depending on the direction of the noise generation source, and the “noise cancellation signal” generated by the filter is not appropriate. That is, the performance of active noise cancellation changes depending on the direction (position) of the noise generation source, and the directivity is obtained.
  • a plurality of microphones for example, a microphone 9 and a microphone 10 in addition to the microphone 6 in the figure, are provided, thereby providing a noise generation source.
  • a microphone 9 and a microphone 10 in addition to the microphone 6 in the figure, are provided, thereby providing a noise generation source.
  • Patent Document 1 In order to solve the problem of the path difference depending on the direction (problem of directivity), for example, refer to Patent Document 1.
  • the noise-canceling headphones of the invention described in Patent Document 1 have the following problems.
  • the path difference (ca) due to lateral illumination noise has a large value, and a complex filter is required to cope with this large path difference.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and its object is to provide a noise canceling headphone that is low in cost and does not require a complicated filter.
  • a noise-canceling headphone reflecting one aspect of the present invention emits sound toward the opening of the user's ear canal, a microphone that collects external noise in the housing
  • a noise canceling headphone that generates a noise canceling signal from a noise signal collected by the microphone, drives the speaker with the noise canceling signal, and emits a noise canceling sound having a phase opposite to the external noise
  • the microphone is provided inside the housing and outside the back cavity, which is an acoustic space behind the diaphragm of the speaker, and guides the external noise to the microphone in the housing. Is provided.
  • one microphone is provided inside the casing and outside the back cavity, which is an acoustic space behind the diaphragm of the speaker, so that the cost is low.
  • a guide for guiding the external noise to the microphone is provided in the housing, and a path length from the noise generation source to the user's eardrum, and a route from the noise generation source to the user's eardrum through the microphone and the speaker. It is generated from the difference in path length and the wavelength of noise by appropriately setting the guide so that the difference from the length becomes small and the difference in path length does not change greatly depending on the direction of the noise source. The phase difference to be made can be reduced.
  • Noise-canceling headphones create a noise-canceling signal by advancing or delaying the phase of the microphone signal in the circuit, but the fact that the phase difference can be reduced eliminates the need for complicated filters, and is more effective against noise in each direction. The same canceling effect can be obtained up to high frequencies.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view taken along a cutting line IV-IV in FIG. 3. It is a block diagram explaining 4th Embodiment.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view taken along a cutting line VI-VI in FIG. 5.
  • FIG. 6 is a perspective view of the inner housing and guide of FIG. 5. It is a figure which shows the length of each path
  • FIG. 15 showing the conventional example, when noise is radiated from each direction, It is a figure which shows the result (phase characteristic in each radiation
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating a first embodiment of the present invention.
  • the housing 12 of the headphone 11 includes a bottomed cylindrical inner housing 12b that is open on the user 14 side, and a cover 12c that covers a surface (bottom surface) opposite to the user 14 of the inner housing 12b.
  • a speaker 13 is provided on the baffle 12a provided on the open surface of the inner housing 12b.
  • the baffle 12a partitions the acoustic space before and after the diaphragm of the speaker 13, and a back cavity constituting the acoustic space behind the diaphragm is located behind the diaphragm of the speaker 13 (the space in the inner housing 12b). 12d is formed.
  • An eardrum 14b is located in the back of the ear canal 14a of the user 14. Further, an ear pad 15 is provided on the bottom side of the housing 12 of the headphone 11 so as to be in close contact with the opening periphery of the external ear canal 4 a of the user 4.
  • the speaker 13 of the headphone 11 is arranged so as to output sound into a space surrounded by the ear pad 15 and the baffle 12 a of the housing 12.
  • a feed forward type microphone 16 for picking up noise outside the housing 12 is provided inside the housing 12 of the headphone 11 and outside the back cavity 12d (inner housing 12b).
  • the microphone 16 in FIG. 1 is disposed at the center of the cross section of the housing 12 in a direction orthogonal to the traveling direction of the sound emitted from the speaker 13 (indicated by the arrow S in the figure).
  • a noise cancellation signal having an opposite phase is generated by a filter (not shown), and a noise cancellation sound is output from the speaker 13.
  • the housing 12 is provided with a guide for guiding external noise to the microphone 16.
  • the guide of the present embodiment is a slit 19 formed between the inner housing 12b and the cap 12c, that is, the side surface of the housing 12 along the traveling direction of sound emitted from the speaker 16 (the direction of arrow S in the figure). It is the slit 19 formed in the perimeter along the circumferential direction.
  • the slit 19 is a slit having an open surface over the entire circumference along the circumferential direction of the side surface of the housing 12. Such a configuration is also referred to as an omnidirectional open configuration.
  • Reference numeral 17 denotes an upper noise source located above the user 14, and 18 denotes a lateral noise source located beside the user 14.
  • the housing 12 is provided with a slit 19 as a guide for guiding external noise to the microphone 16, and the path length from the noise source to the eardrum 14b of the user 14, and the microphone 16 and the speaker 13 from the noise source are connected.
  • the slit 19 as a guide so that the difference from the path length to the user's eardrum is reduced and the difference in path length does not change greatly depending on the direction of the noise generation source, A complicated filter is not required, and the same canceling effect can be obtained up to higher frequencies with respect to noise in each direction.
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating a second embodiment of the present invention. Note that the difference between the present embodiment and the first embodiment is the position of the microphone, and the other parts are the same. Therefore, the same parts are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
  • the microphone of the first embodiment is arranged at the center of the cross section of the casing in a direction orthogonal to the traveling direction of the sound emitted from the speaker.
  • a microphone 21 is provided, and this microphone 21 is from the central portion of the cross section of the housing 12 in a direction orthogonal to the traveling direction of the sound emitted from the speaker 13 (in the direction of arrow S in the figure). It is provided at a position offset in a direction approaching the upper noise generation source 17.
  • a microphone 22 is provided, and this microphone 22 is the central portion of the cross section of the casing 12 in a direction (direction of arrow S in the figure) orthogonal to the traveling direction of the sound emitted from the speaker 13. According to the above configuration, which is provided at a position offset in a direction away from the upper noise generation source 17, the following effects are obtained.
  • the microphone 21 (or microphone 22) is low in cost because it is provided inside the housing 12 and outside the back cavity 12d.
  • the housing 12 is provided with a slit 19 as a guide for guiding external noise to the microphone 21 or the microphone 22, and the path length from the noise source to the eardrum 14 b of the user 14 and the noise source to the microphone 21 ( Alternatively, as a guide so that the difference between the path length to the user's eardrum through the microphone 22) and the speaker 13 is small, and the path length difference does not change greatly depending on the direction of the noise source.
  • a complicated filter becomes unnecessary. In addition, it is possible to obtain the same level of canceling effect up to higher frequencies with respect to noise in each direction.
  • FIG. 3 is a block diagram for explaining a third embodiment of the present invention
  • FIG. 4 is a cross-sectional view taken along a cutting line IV-IV in FIG. Note that the difference between the present embodiment and the first embodiment is a guide, and the other parts are the same. Therefore, the same parts are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
  • the guide 23 of the present embodiment includes a plurality of (four in the present embodiment) sound collection ports 23a formed on the side surface (cover) of the housing 12 along the traveling direction of the sound emitted from the speaker 13;
  • the tube 23b guides external noise from the sound collection ports 23a to the microphone 16.
  • These four tubes 23b are also referred to as four ports.
  • the housing 12 is provided with a guide 23 for guiding external noise to the microphone 16, the path length from the noise source to the eardrum 14 b of the user 14, and the user's 14 via the microphone 16 and the speaker 13.
  • a guide 23 for guiding external noise to the microphone 16, the path length from the noise source to the eardrum 14 b of the user 14, and the user's 14 via the microphone 16 and the speaker 13.
  • FIG. 5 is a block diagram for explaining a fourth embodiment of the present invention
  • FIG. 6 is a sectional view taken along the section line VI-VI in FIG. 5
  • FIG. 7 is a perspective view of the inner housing and guide in FIG.
  • the difference between the present embodiment and the third embodiment is a guide, and the other parts are the same. Therefore, the same parts are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
  • a plurality of guides 25 are provided on the side surface (cover) of the housing 12 along the traveling direction of the sound emitted from the speaker 13.
  • each tube 25 b is bent halfway to increase the distance from the sound collection opening 25 a to the microphone 16. According to the above configuration, the following effects can be obtained. (1) Since one microphone 16 is provided inside the housing 12 and outside the back cavity 12d, the cost is low.
  • a guide 25 that guides external noise to the microphone 13 is provided in the housing 12, and the path length from the noise generation source to the eardrum 14 b of the user 14 and the user's 14 via the microphone 16 and the speaker 13
  • the guide 25 By appropriately setting the guide 25 so that the difference from the path length to the eardrum is small and the difference in path length does not change greatly depending on the direction of the noise generation source, a complicated filter becomes unnecessary.
  • the present invention is not limited to the above embodiment.
  • the description has been given of the overhead type headphones that accommodate the user's auricle in the ear pad 15, but the present invention can also be applied to on-ear type headphones.
  • FIG. 15 The path length of the conventional noise cancellation headphones shown in FIG. 15 is compared with the path length of the noise cancellation headphones of the present invention shown in FIGS.
  • FIG. 8 shows the length of each path (ah) when the housing (housing) diameter is changed.
  • FIG. 9 shows the path difference between the lateral irradiation and the upper irradiation at each microphone position (1)-(6) when the housing (housing) diameter is 30 mm.
  • FIG. 10 shows the phase difference (deg) due to the path difference.
  • the attenuation factor of the amplitude is halved from around 3 kHz, so that the effect can be obtained if the diameter of the ear pad is 2 cm or more.
  • the path difference is smaller than that of (4), but when the direction of lateral noise irradiation changes by 180 degrees, the product will have the same path difference as (3) at the maximum. Depending on the irradiation direction, there will be a difference in the noise cancellation effect. From this, it can be said that (4) is more likely to obtain a stable effect.
  • the methods (5) and (6) are more effective than the conventional one microphone regardless of the installation position of the microphone. If the outer shape of the case and the pad are the same, even in the case of an ellipse, etc., it changes in the same way between f and d on the long diameter side and the short diameter side, so (4) to (6) in the above table There is no change in the results.
  • the area that is 0.5 or more and less than 1 is the upper area of the two hatched areas, and the area that is 1 or more (amplified) is the lower area of the two hatched areas.
  • a microphone is installed in the center of the cross section of the case with a round housing, it is desirable because there is a microphone near the front of the ear canal entrance, but even if it is offset, if the offset amount is within 2.5 cm, Up to around 1kHz, the value of sin ( ⁇ ) + sin ( ⁇ + ⁇ ) is less than 0.5, which is effective.
  • FIG. 11 (a) shows the signal picked up by the microphone on the basis of the noise reaching the eardrum when noise is irradiated from each direction when the structure having the four ports shown in FIGS. 3 and 5 of the present invention is used.
  • FIG. 11 (b) is a diagram showing the result of measuring whether or not the phase changes (phase characteristics in each radiation direction).
  • FIG. 11 (b) shows noise from each direction when a microphone is installed at the position (1) in FIG.
  • FIG. 6 is a diagram showing a result (phase characteristic in each radiation direction) of how the signal picked up by the microphone changes with reference to noise reaching the eardrum.
  • the solid line indicates the noise irradiated from the horizontal direction
  • the broken line indicates the noise irradiated from the front direction
  • the two-dot chain line indicates the noise irradiated from the rear direction.
  • FIG. 12A shows how the signal picked up by the microphone changes based on the noise reaching the eardrum when noise is irradiated from each direction when the omnidirectional open configuration shown in FIG. 1 of the present invention is applied.
  • FIG. 12B is a diagram showing the measurement results (phase characteristics in each radiation direction), and FIG. 12B shows the conventional example when a microphone is installed at the position (1) in FIG.
  • FIG. 6 is a diagram showing the results (phase characteristics in each radiation direction) of how the signal picked up by the microphone changes with reference to noise reaching the eardrum.
  • the solid line indicates the noise irradiated from the horizontal direction
  • the broken line indicates the noise irradiated from the front direction
  • the two-dot chain line indicates the noise irradiated from the rear direction.
  • FIG. 13 is a diagram showing a level difference between microphones installed in the four ports shown in FIGS. 3 and 5 with respect to a microphone installed outside the casing shown in FIG.
  • the signal picked up by the microphone in the case of 4 ports indicates that it has a resonance point.
  • the resonance points of the open tube are (1/2) ⁇ , (2/2) ⁇ , (3/2) ⁇ , and so on. kHz, 4.9kHz, 7.2kHz, 9.7kHz, and so on.
  • the resonance points of the closed tube are (1/4) ⁇ , (2/4) ⁇ , (3/4) ⁇ , ..., 2.4 kHz, 7.3kHz, 12kHz, and so on.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Otolaryngology (AREA)
  • Soundproofing, Sound Blocking, And Sound Damping (AREA)
  • Headphones And Earphones (AREA)
  • Circuit For Audible Band Transducer (AREA)

Abstract

【課題】低コストで、複雑なフィルタが不要なノイズキャンセルヘッドホンを提供することを課題とする。 【解決手段】筐体に外部ノイズを集音するマイク１６、使用者の外耳道の開口に向かって音を放出するスピーカ１３を設け、マイク１６によって集音されるノイズ信号からノイズキャンセル信号を生成し、ノイズキャンセル信号でスピーカ１３を駆動して、外部ノイズと逆位相のノイズキャンセル音を放出するノイズキャンセルヘッドホンであって、マイク１６は、筐体１２内であって、スピーカ１３の振動板の後方の音響空間であるバックキャビティ１２ｄの外部に１つ設けられ、筐体１２に外部ノイズをマイク１６へ導くガイド１９を設ける。

Description

ノイズキャンセルヘッドホン
　本発明は、筐体に設けられたマイクによって生成される外部ノイズ信号からノイズキャンセル信号を生成し、該ノイズキャンセル信号により前記筐体内のヘッドホンユニットを駆動してキャンセル音を放出するノイズキャンセルヘッドホンに関する。
　ノイズキャンセルヘッドホン（アクティブノイズキャンセル機能付きのヘッドホン）は、飛行機内や日常生活の中で不快なノイズを低減することができ、騒音空間の中でも快適に過ごせるツールとして市場で一定の需要がある。その仕組みは、ヘッドホンの筐体に取り付けられたマイクでノイズ信号を生成し、使用者が聞くノイズの逆位相の「ノイズキャンセル信号」を回路で生成し、ヘッドホンのスピーカから出力するものである。
　音は逆位相の信号が加算されると相殺される特性を持つため、ノイズは打ち消され、または低減されて、聞こえなくなる。
　アクティブノイズキャンセルの方式には、「フィードバック方式」と、「フィードフォワード方式」と、両者を組み合わせた「ハイブリッド方式」とがある。
　「フィードバック方式」のマイクは、スピーカと耳とが位置する空間に設けられ、この空間に浸入した外部ノイズを拾う。
　よって、耳できく音と、マイクに入力される音との間に相違が少なく、フィルタ（逆位相のノイズキャンセル信号を生成する回路）の作成が容易である。
　しかし、マイクはノイズ以外にスピーカからの再生音も拾うので、フィルタには再生音とノイズとを分離する工夫が必要である。また、マイクはノイズ以外にスピーカからの再生音も拾うので、音の正帰還がかかって、再生音を増幅する方向に働くとハウリングを起こす場合もある。
　一方、「フィードフォワード方式」のマイクは、スピーカと耳とが位置する空間には設けられず、ヘッドホンの筐体の外部に設けられ、筐体外部のノイズを拾う。よって、マイクはスピーカからの再生音を拾いにくく、再生音とノイズとを分離する必要がなく、音の正帰還がかかって、再生音を増幅する方向に働く場合に発生するハウリングを起こしにくい。
　しかし、耳がきく音と、マイクに入力される音との間には相違があり、複雑なフィルタ（逆位相のノイズキャンセル信号を生成する回路）が必要である。
　ところで、一般に、フィードフォワード方式のマイクは、筐体の外側の一箇所に設置される。よって、ノイズ発生源から使用者の鼓膜までの経路の長さと、ノイズ源からマイク、スピーカを介して使用者の鼓膜までの経路の長さとの間には、経路差がある。
　図１５を用いて説明する。図において、ヘッドホン１の筐体２の底側にあるバッフル２ａには、スピーカ３が設けられる。このバッフル２ａにより、スピーカ3の振動板の前後の音響空間が仕切られ、スピーカ３の振動板の後ろ側には、バックキャビティ２ｂが形成されている。
　使用者４の外耳道４ａの奥には、鼓膜４ｂが位置している。さらに、ヘッドホン１の筐体２の底部側には、使用者４の外耳道４ａの開口周縁に密着するイヤパッド５が設けられている。
　ヘッドホン１のスピーカ３は、イヤパッド５と筐体２のバッフル２ａとで囲まれた空間内へ音を出力するように配置されている。
　ヘッドホン１の筐体２の外部（外面）には、筐体２の外部のノイズを拾うフィードフォワード方式のマイク６が設けられている。尚、図１５でのマイク６は、スピーカ３から放出される音の進行方向（図において矢印Ｓで示す）と直交する方向の筐体２の断面の中央部に配置されている。マイク６で拾われたノイズは、図示しないフィルタで逆位相のノイズキャンセル信号が生成され、ノイズキャンセル音がスピーカ３から出力されるようになっている。
　また、７は使用者４の上に位置する上ノイズ発生源、８は使用者４の横に位置する横ノイズ発生源である。以下、上ノイズ発生源７からのノイズを上照射ノイズ、横ノイズ発生源８からのノイズを横照射ノイズという。
　上照射ノイズにおいて、ノイズが、マイク６，スピーカ３を介さずに、直接使用者４の鼓膜４ｂに届く経路（以下、ノイズの経路という）と、マイク６、スピーカ３を介して使用者４の鼓膜４ｂに届く経路（以下、ノイズキャンセル音の経路という）との差は、ｄ－（ａ＋ｄ）である。
　横照射ノイズにおいてのノイズの経路と、ノイズキャンセル音の経路との差は、ｃ－ａである。
　よって、ノイズ発生源の方向によって経路差が変化し、フィルタで生成される「ノイズキャンセル信号」が適切なものではなくなってしまう。即ち、ノイズ発生源の方向（位置）の違いによって、アクティブノイズキャンセルの性能が変わり、指向性を持つようになる。
　このノイズ発生源の方向によるアクティブノイズキャンセル性能を改善するために、複数のマイク、例えば、図において、マイク６以外に、複数のマイク、例えば、マイク９、マイク１０を設けることで、ノイズ発生源の方向による経路差の問題（指向性の問題）を解決するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特表２００９－５５６５５号公報
　しかし、特許文献１に記載された発明のノイズキャンセルヘッドホンでは、以下のような問題点がある。
 (1) 複数のマイクが必要であり、コストが高くなる。
 (2) 上照射ノイズにおいて経路差（ｄー（ａ＋ｄ））、横照射ノイズにおいて経路差（ｃ－ａ）がそれぞれ発生している。特に、横照射ノイズでの経路差（ｃ－ａ）は値が大きく、この大きな値の経路差に対応するために、複雑なフィルタが必要となる。
　本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、その課題は、低コストで、複雑なフィルタが不要なノイズキャンセルヘッドホンを提供することにある。
　上述した課題のうち少なくとも一つを実現するために、本発明の一側面を反映したノイズキャンセルヘッドホンは、筐体に外部ノイズを集音するマイク、使用者の外耳道の開口に向かって音を放出するスピーカを設け、前記マイクによって集音されるノイズ信号からノイズキャンセル信号を生成し、該ノイズキャンセル信号で前記スピーカを駆動して、前記外部ノイズと逆位相のノイズキャンセル音を放出するノイズキャンセルヘッドホンであって、前記マイクは、前記筐体内であって、前記スピーカの振動板の後方の音響空間であるバックキャビティの外部に１つ設けられ、前記筐体に前記外部ノイズを前記マイクへ導くガイドを設けたことを特徴とする。
　本発明の他の特徴は、以下に述べる発明を実施するための形態並びに添付の図面から一層明らかになるであろう。
　本発明によれば、前記マイクは、前記筐体内であって、前記スピーカの振動板の後方の音響空間であるバックキャビティの外部に１つ設けられていることにより、低コストである。
　前記筐体に前記外部ノイズを前記マイクへ導くガイドを設け、ノイズの発生源から使用者の鼓膜までの経路長と、前記ノイズの発生源からマイク、スピーカを介して使用者の鼓膜までの経路長との差が小さくなるように、また、ノイズ発生源の方向によっても前記経路長の差が大きく変化しないように前記ガイドを適宜設定することにより、前記経路長の差とノイズの波長から発生する位相差を小さくすることができる。
　ノイズキャンセルヘッドホンではマイク信号の位相を回路で早めたり遅らせたりしてノイズキャンセル信号を作り出すが、位相差を小さくできるということは複雑なフィルタが不要となり、また、それぞれの方向のノイズに対してより高域まで同程度のキャンセル効果を得ることができる。
　本発明の他の効果は、以下に述べる発明を実施するための形態並びに添付の図面から一層明らかになるであろう。
第１実施形態を説明する構成図である。 第２実施形態を説明する構成図である。 第３実施形態を説明する構成図である。 図３の切断線IV－IVでの断面図である。 第４実施形態を説明する構成図である。 図５の切断線VI－VIでの断面図である。 図５のインナハウジングとガイドの斜視図である。 筐体（ハウジング）径を変えた際の、各経路（ａ－ｈ）の長さを示す図である。 筐体（ハウジング）径を３０ｍｍとした時の各マイク位置(1)－(6)での横照射、上照射の経路差を示す図である。 経路差による各周波数ごとの位相差を説明する図である。 （ａ）図は本願発明の図３や図５に示す４ポートを有する構造にした場合、各方向からノイズを照射した際に、鼓膜に到達するノイズを基準としてマイクの拾う信号がどの様に変化するかを測定した結果（各放射方向での位相特性）を示す図、（ｂ）図は従来例を示す図１５の(1)の位置にマイクを設置した場合、各方向からノイズを照射した際に、鼓膜に到達するノイズを基準としてマイクが拾う信号がどの様に変化するか測定した結果（各放射方向での位相特性）を示す図である。 （ａ）図は本願発明の図１に示す全方位開放構成にした場合、各方向からノイズを照射した際に、鼓膜に到達するノイズを基準としてマイクの拾う信号がどの様に変化するかを測定した結果（各放射方向での位相特性）を示す図、（ｂ）図は従来例を示す図１５の(1)の位置にマイクを設置した場合、各方向からノイズを照射した際に、鼓膜に到達するノイズを基準としてマイクが拾う信号がどの様に変化するか測定した結果（各放射方向での位相特性）を示す図である。 従来例を示す図１５に示す筐体の外部に設置したマイクに対して、図３や図５に示す４ポート内に設置したマイクのレベル差を示す図である。 従来例を示す図１５に示す筐体の外部に設置したマイクに対して、図１に示す筐体の側面の周方向に沿って全周にわたって開放面を有するスリット内に設置したマイクのレベル差を示す図である。 従来のノイズキャンセルヘッドホンの構成図である。
＜第１実施形態＞
　図１は本発明の第１実施形態を説明する構成図である。図において、ヘッドホン１１の筐体１２は、使用者１４側が開放された有底筒状のインナハウジング１２ｂと、インナハウジング１２ｂの使用者１４と反対側の面（底面）を覆うカバー１２ｃとからなっている。　インナハウジング１２ｂの開放面に設けられるバッフル１２ａには、スピーカ１３が設けられる。このバッフル１２ａにより、スピーカ１３の振動板の前後の音響空間が仕切られ、スピーカ１３の振動板の後ろ側（インナハウジング１２ｂ内の空間）には、振動板の後方の音響空間を構成するバックキャビティ１２ｄが形成されている。
　使用者１４の外耳道１４ａの奥には、鼓膜１４ｂが位置している。さらに、ヘッドホン１１の筐体１２の底部側には、使用者４の外耳道４ａの開口周縁に密着するイヤパッド１５が設けられている。
　ヘッドホン１１のスピーカ１３は、イヤパッド１５と筐体１２のバッフル１２ａとで囲まれた空間内へ音を出力するように配置されている。
　ヘッドホン１１の筐体１２の内部であって、バックキャビティ１２ｄ（インナハウジング１２ｂ）の外部には、筐体１２の外部のノイズを拾うフィードフォワード方式のマイク１６が設けられている。尚、図１でのマイク１６は、スピーカ１３から放出される音の進行方向（図において矢印Ｓで示す）と直交する方向の筐体１２の断面の中央部に配置されている。マイク１６で拾われたノイズは、図示しないフィルタで逆位相のノイズキャンセル信号が生成され、ノイズキャンセル音がスピーカ１３から出力されるようになっている。
　筐体１２には、外部ノイズをマイク１６へ導くガイドが設けられている。
　本実施形態のガイドは、インナハウジング１２ｂとキャップ１２ｃとの間に形成されたスリット１９、即ち、スピーカ１６から放出される音の進行方向（図において矢印Ｓ方向）に沿った筐体１２の側面の周方向に沿って全周形成されたスリット１９である。
　即ち、スリット１９は筐体１２の側面の周方向に沿って全周にわたって開放面を有するスリットとなる。なお、このような構成を全方位開放構成ともいう。
　また、１７は使用者１４の上に位置する上ノイズ発生源、１８は使用者１４の横に位置する横ノイズ発生源である。
　上記構成によれば、以下のような効果が得られる。
 (1) マイク１６は、筐体１２内であって、バックキャビティ１２ｄの外部に１つ設けられていることにより、低コストである。
 (2) 筐体１２に外部ノイズをマイク１６へ導くガイドとしてのスリット１９を設け、ノイズの発生源から使用者１４の鼓膜１４ｂまでの経路長と、ノイズの発生源からマイク１６、スピーカ１３を介して使用者の鼓膜までの経路長との差が小さくなるように、また、ノイズ発生源の方向によっても経路長の差が大きく変化しないようにガイドとしてのスリット１９を適宜設定することにより、複雑なフィルタが不要となり、また、それぞれの方向のノイズに対してより高域まで同程度のキャンセル効果を得ることができる。
　尚、「それぞれの方向のノイズに対してより高域まで同程度のキャンセル効果を得ることができる。」という効果の説明は、後述する。
＜第２実施形態＞
　図２は本発明の第２実施形態を説明する構成図である。尚、本実施形態と、第1実施形態との相違点は、マイクの位置であり、他の部分は同一であるので、同一部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
　第1実施形態のマイクは、スピーカから放出される音の進行方向と直交する方向の筐体の断面の中央部に配置されている。
　一方、本実施形態では、マイク２１が設けられ、このマイク２１は、スピーカ１３から放出される音の進行方向と直交する方向（図において、矢印Ｓ方向）の筐体１２の断面の中央部から上ノイズ発生源１７に近づく方向にオフセットした位置に設けられている。
　尚、他の実施形態として、マイク２２が設けられ、このマイク２２は、スピーカ１３から放出される音の進行方向と直交する方向（図において、矢印Ｓ方向）の筐体１２の断面の中央部から上ノイズ発生源１７から離れる方向にオフセットした位置に設けられている
　上記構成によれば、以下のような効果が得られる。
 (1) マイク２１（あるいは、マイク２２）は、筐体１２内であって、バックキャビティ１２ｄの外部に１つ設けられていることにより、低コストである。
 (2) 筐体１２に外部ノイズをマイク２１あるいはマイク２２へ導くガイドとしてのスリット１９を設け、ノイズの発生源から使用者１４の鼓膜１４ｂまでの経路長と、ノイズの発生源からマイク２１（あるいは、マイク２２）、スピーカ１３を介して使用者の鼓膜までの経路長との差が小さくなるように、また、ノイズ発生源の方向によっても経路長の差が大きく変化しないようにガイドとしてのスリット１９を適宜設定することにより、複雑なフィルタが不要となる。また、それぞれの方向のノイズに対してより高域まで同程度のキャンセル効果を得ることができる。
 (3) マイク２１（あるいは、マイク２２）は、スピーカ１３から放出される音の進行方向と直交する方向（図において、矢印Ｓ方向）の筐体１２の断面の中央部からオフセットした位置に設けられているので、機構設計上において自由度を持つことができる。
＜第３実施形態＞
　図３－図４を用いて本発明の第３実施形態例を説明する。図３は本発明の第３実施形態を説明する構成図、図４は図３の切断線IV－IVでの断面図である。尚、本実施形態と、第1実施形態との相違点は、ガイドであり、他の部分は同一であるので、同一部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
　本実施形態のガイド２３は、スピーカ１３から放出される音の進行方向に沿った筐体１２の側面（カバー）に、複数（本実施形態では、４つ）形成された集音口２３ａと、各集音口２３ａからの外部ノイズをマイク１６へ導く管２３ｂとからなっている。
　この４つの管２３ｂを４ポートともいう。
　上記構成によれば、以下のような効果が得られる。
 (1) マイク１６は、筐体１２内であって、バックキャビティ１２ｄの外部に１つ設けられていることにより、低コストである。
 (2) 筐体１２に外部ノイズをマイク１６へ導くガイド２３を設け、ノイズ発生源から使用者１４の鼓膜１４ｂまでの経路長と、ノイズ発生源からマイク１６、スピーカ１３を介して使用者の鼓膜までの経路長との差が小さくなるように、また、ノイズ発生源の方向によっても経路長の差が大きく変化しないようにガイド２３を適宜設定することにより、複雑なフィルタが不要となる。また、それぞれの方向のノイズに対してより高域まで同程度のキャンセル効果を得ることができる。
＜第４実施形態＞
　図５－図７を用いて本発明の第４実施形態例を説明する。図５は本発明の第４実施形態を説明する構成図、図６は図５の切断線VI－VIでの断面図、図７は図５のインナハウジングとガイドの斜視図である。尚、本実施形態と、第３実施形態との相違点は、ガイドであり、他の部分は同一であるので、同一部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
　本実施形態のガイド２５は、第３実施形態のガイド２３と同様に、スピーカ１３から放出される音の進行方向に沿った筐体１２の側面（カバー）に、複数（本実施形態では、４つ）形成された集音口２５ａと、各集音口２５ａからの外部ノイズをマイク１６へ導く管２５ｂとからなっている。
　さらに、図６、図７に示すように、各管２５ｂを途中で折り曲げ、集音口２５ａからマイク１６までの距離を長くしている。
　上記構成によれば、以下のような効果が得られる。
 (1) マイク１６は、筐体１２内であって、バックキャビティ１２ｄの外部に１つ設けられていることにより、低コストである。
 (2) 筐体１２に外部ノイズをマイク１３へ導くガイド２５を設け、ノイズ発生源から使用者１４の鼓膜１４ｂまでの経路長と、ノイズ発生源からマイク１６、スピーカ１３を介して使用者の鼓膜までの経路長との差が小さくなるように、また、ノイズ発生源の方向によっても経路長の差が大きく変化しないようにガイド２５を適宜設定することにより、複雑なフィルタが不要となる。また、それぞれの方向のノイズに対してより高域まで同程度のキャンセル効果を得ることができる。
　尚、本発明は、上記実施形態に限定するものではない。例えば、各実施形態では、イヤパッド１５内に使用者の耳介を収容するオーバーヘッドタイプのヘッドホンで説明を行ったが、オンイヤータイプのヘッドホンでも適用できる。
＜１＞
　図１５に示す従来のノイズキャンセルヘッドホンの経路長と、図１、２に示す本願発明のノイズキャンセルヘッドホンの経路長とを比較する。
　筐体（ハウジング）径を変えた際の、各経路（ａ－ｈ）の長さを図８に示す。
　筐体（ハウジング）径を３０ｍｍとした時の各マイク位置(1)－(6)での横照射、上照射の経路差を図９に示す。
　上記計算結果を式で表すと下記の通りになる。
マイク位置(1)の照射方向による経路差
　c - a - { d - ( a + d ) }
= c
=イヤパッドの半径＋イヤパッドの人体との接触面からmic（ハウジングの頂点）までの距離
マイク位置(2)の照射方向による経路差
　b - a - ( d - a )
= b - d
=イヤパッドの人体との接触面からmicまでの距離
マイク位置(3)の照射方向による経路差
　b - a - { d - ( a + e ) }
= b - d + e
=イヤパッドの直径＋イヤパッドの人体との接触面からmic（ハウジングの頂点）までの距離
マイク位置(4)の照射方向による経路差
　f - ( a + d ) - { d - ( a + d ) }
= f - d
=人体とイヤパッドの接触面からmicまでの距離（上記(1)～(3)よりも若干長め：上記の場合は10mm)
　マイク位置(1)、(3)についてはマイク位置(4)よりもイヤパッドの半径以上の経路差がある。
　図１０より経路差による位相差（deg)が分かる。上記例の１ｃmの経路差でも3kHz付近から振幅の減衰率が半分になることから、イヤパッドの直径が２ｃｍ以上であれば効果が得られる。
マイク位置(2)に関しては(4)よりも経路差が小さくなるが、横方向ノイズの照射方向が180度変わった際には、製品としては最大で(3)と同じ経路差となり、ノイズの照射方向によって、ノイズキャンセル効果に差が出てしまう。
このことから(4)の方が安定した効果感を得られやすいことがいえる。
　また(5)、(6)のような方式でマイクの位置が中央部からオフセットした場合
　f - ( a + g ) - ( d - ( a + h ) )
= f - g - d + h
= h - g + f - d
=最大でイヤパッドの直径（ｈ－ｇ）＋人体とイヤパッドの接触面からマイクまでの距離（ｆ－ｄ、上記(1)～(3)よりも若干長め：上記の場合は10mm)なので、１マイクの場合の(3) b - d + e　（イヤパッドの直径＋イヤパッドの人体との接触面からマイク（ハウジングの頂点）までの距離）よりも経路差が小さいことが判る。
　よって従来の１つのマイクに比べて、(5)、(6)の方式はマイクの設置位置に拘わらず効果が得られることが判る。
　尚、筐体とパッド外形が同形状であれば楕円等の場合でも、長径側と短径側とでは、fとdとで同様に変化する為、上表の(4)～(6)の結果に変化はない。
　また、図１０において、ハッチングを施していないエリアと、ハッチングを施した２つのエリアとを説明する。
ノイズとキャンセル信号の振幅とが同じとした場合に、
　sin(θ) ＋ sin(θ＋α)
　　　(θ:任意の角度, α:ノイズとキャンセル信号の位相差)
で計算して、θを変化させた上記計算式が、0.5未満になるのがハッチングを施していないエリアである。
　0.5以上1未満になるエリアがハッチングを施した２つのエリアのうちの上側のエリアであり、1以上(増幅)となるエリアがハッチングを施した２つのエリアのうちの下側のエリアである。
　なお、丸形の筐体で、筐体断面の中央部にマイクが設置されると、外耳道入り口正面付近にマイクがあるので望ましいが、オフセットした場合でも、オフセット量が2.5cm以内であれば、1kHz付近までは、sin(θ) ＋ sin(θ＋α)の値が0.5未満になり、効果がある。
＜２＞
　図１１（ａ）は本願発明の図３や図５に示す４ポートを有する構造にした場合、各方向からノイズを照射した際に、鼓膜に到達するノイズを基準としてマイクの拾う信号がどの様に変化するかを測定した結果（各放射方向での位相特性）を示す図、図１１（ｂ）は従来例を示す図１５の(1)の位置にマイクを設置した場合、各方向からノイズを照射した際に、鼓膜に到達するノイズを基準としてマイクが拾う信号がどの様に変化するか測定した結果（各放射方向での位相特性）を示す図である。
　（ａ）図、（ｂ）図において、実線が横方向から照射されるノイズ、破線が前方向から照射されるノイズ、二点鎖線が後方向から照射されるノイズを示している。
　1ｋHz以上の周波数域で本願発明（（ａ）図）の方が従来例（（ｂ）図）より、測定結果の位相差が前後横の3方向でまとまっており、高域までノイズキャンセルの効果を利かせるのに有効である。
　（ｂ）図に示す従来例は、各方向に対するマイクの拾うノイズの位相差が大きくなる帯域は、位相がずれてノイズを増幅してしまうため、フィルタのゲインを下げて効果を持たせないようにしている
＜３＞
　図１２（ａ）は本願発明の図１に示す全方位開放構成にした場合、各方向からノイズを照射した際に、鼓膜に到達するノイズを基準としてマイクの拾う信号がどの様に変化するかを測定した結果（各放射方向での位相特性）を示す図、図１２（ｂ）は従来例を示す図１５の(1)の位置にマイクを設置した場合、各方向からノイズを照射した際に、鼓膜に到達するノイズを基準としてマイクが拾う信号がどの様に変化するか測定した結果（各放射方向での位相特性）を示す図である。
　（ａ）図、（ｂ）図において、実線が横方向から照射されるノイズ、破線が前方向から照射されるノイズ、二点鎖線が後方向から照射されるノイズを示している。
　1ｋHz以上の周波数域で本願発明（（ａ）図）の方が従来例（（ｂ）図）より、測定結果の位相差が前後横の3方向でまとまっており、高域までノイズキャンセルの効果を利かせるのに有効である。
　（ｂ）図に示す従来例は、各方向に対するマイクの拾うノイズの位相差が大きくなる帯域は、位相がずれてノイズを増幅してしまうため、フィルタのゲインを下げて効果を持たせないようにしている
＜４＞
　図１３は従来例を示す図１５に示す筐体の外部に設置したマイクに対して、図３や図５に示す４ポート内に設置したマイクのレベル差を示す図、図１４は従来例を示す図１５に示す筐体の外部に設置したマイクに対して、図１に示す筐体の側面の周方向に沿って全周にわたって開放面を有するスリット内に設置したマイクのレベル差を示す図である。
　図１２に示すように、４ポートにした場合マイクの拾う信号は共振点を持っていることを示している。前、後方向からのノイズ照射の場合、開管と考えられ開管の共振点は、(1／2)λ、(2／2)λ、(3／2)λ、……であり、2.4kHz、4.9kHz、7.2kHz、9.7kHz、……となる。また、横方向からのノイズ照射の場合、閉管と考えられ、閉管の共振点は(1／4)λ、(2／4)λ、(3／4)λ、……であり、2.4kHz、7.3kHz、12kHz、……となる。
　しかし、図１３に示すように図１のように全周に沿って開放面を有するスリットの場合、共振が抑えられていることが分かる。
　よって、図１の全周にわたって開放面を有するスリットを有する構成の方が、図３、図５の4ポートの構成よりもよりフィルター設計が容易になる。
　なお、４ポートであっても、ポート長が、共振を起こすポート長よりも短ければ、共振は発生しない。
１２　筐体
１３　スピーカ
１６　マイク
１９　ガイド

Claims (5)

  1. 　筐体に外部ノイズを集音するマイク、使用者の外耳道の開口に向かって音を放出するスピーカを設け、前記マイクによって集音されるノイズ信号からノイズキャンセル信号を生成し、該ノイズキャンセル信号で前記スピーカを駆動して、前記外部ノイズと逆位相のノイズキャンセル音を放出するノイズキャンセルヘッドホンであって、
    　前記マイクは、前記筐体内であって、前記スピーカの振動板の後方の音響空間であるバックキャビティの外部に１つ設けられ、
    　前記筐体に前記外部ノイズを前記マイクへ導くガイドを設けた
    　ことを特徴とするノイズキャンセルヘッドホン。
  2. 　前記ガイドは、
    　前記スピーカから放出される音の進行方向に沿った前記筐体の側面の周方向に沿って形成されたスリットである
    　ことを特徴とする請求項１に記載のノイズキャンセルヘッドホン。
  3. 　前記ガイドは、
    　前記スピーカから放出される音の進行方向に沿った前記筐体の側面に、複数形成された集音口と、
    　各集音口からの外部ノイズを前記マイクへ導く管と、
    　からなることを特徴とする請求項１に記載のノイズキャンセルヘッドホン。
  4. 　前記マイクは、
    　前記スピーカから放出される音の進行方向と直交する方向の前記筐体の断面の中央部に設けられている
    　ことを特徴とする請求項１に記載のノイズキャンセルヘッドホン。
  5. 　前記マイクは、
    　前記スピーカから放出される音の進行方向と直交する方向の前記筐体の断面の中央部から２．５ｍｍ以内でオフセットした位置に設けられている
    　ことを特徴とする請求項１に記載のノイズキャンセルヘッドホン。
PCT/JP2016/066242 2016-06-01 2016-06-01 ノイズキャンセルヘッドホン WO2017208397A1 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2016/066242 WO2017208397A1 (ja) 2016-06-01 2016-06-01 ノイズキャンセルヘッドホン
US16/306,258 US20190172440A1 (en) 2016-06-01 2016-06-01 Noise-Canceling Headphone
JP2018520284A JP6602973B2 (ja) 2016-06-01 2016-06-01 ノイズキャンセルヘッドホン

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2016/066242 WO2017208397A1 (ja) 2016-06-01 2016-06-01 ノイズキャンセルヘッドホン

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2017208397A1 true WO2017208397A1 (ja) 2017-12-07

Family

ID=60478166

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2016/066242 WO2017208397A1 (ja) 2016-06-01 2016-06-01 ノイズキャンセルヘッドホン

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20190172440A1 (ja)
JP (1) JP6602973B2 (ja)
WO (1) WO2017208397A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020189054A1 (ja) * 2019-03-18 2020-09-24 ソニー株式会社 ヘッドホン

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11540043B1 (en) * 2021-06-29 2022-12-27 Bose Corporation Active noise reduction earbud

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010183221A (ja) * 2009-02-04 2010-08-19 Audio Technica Corp ノイズキャンセルヘッドホン
JP2011059376A (ja) * 2009-09-10 2011-03-24 Pioneer Electronic Corp 雑音低減装置付きヘッドフォン
JP2012023637A (ja) * 2010-07-15 2012-02-02 Audio Technica Corp ノイズキャンセルヘッドホン
WO2012042672A1 (ja) * 2010-10-01 2012-04-05 フォスター電機株式会社 ノイズキャンセルヘッドホン
JP2013042218A (ja) * 2011-08-11 2013-02-28 Sony Corp ヘッドホン装置
US20150358708A1 (en) * 2014-06-06 2015-12-10 Cirrus Logic, Inc. Noise cancellation microphones with shared back volume

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2434708B (en) * 2006-01-26 2008-02-27 Sonaptic Ltd Ambient noise reduction arrangements
US8571228B2 (en) * 2009-08-18 2013-10-29 Bose Corporation Feedforward ANR device acoustics

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010183221A (ja) * 2009-02-04 2010-08-19 Audio Technica Corp ノイズキャンセルヘッドホン
JP2011059376A (ja) * 2009-09-10 2011-03-24 Pioneer Electronic Corp 雑音低減装置付きヘッドフォン
JP2012023637A (ja) * 2010-07-15 2012-02-02 Audio Technica Corp ノイズキャンセルヘッドホン
WO2012042672A1 (ja) * 2010-10-01 2012-04-05 フォスター電機株式会社 ノイズキャンセルヘッドホン
JP2013042218A (ja) * 2011-08-11 2013-02-28 Sony Corp ヘッドホン装置
US20150358708A1 (en) * 2014-06-06 2015-12-10 Cirrus Logic, Inc. Noise cancellation microphones with shared back volume

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020189054A1 (ja) * 2019-03-18 2020-09-24 ソニー株式会社 ヘッドホン
US11805353B2 (en) 2019-03-18 2023-10-31 Sony Group Corporation Headphone
JP7548214B2 (ja) 2019-03-18 2024-09-10 ソニーグループ株式会社 ヘッドホン

Also Published As

Publication number Publication date
JP6602973B2 (ja) 2019-11-06
JPWO2017208397A1 (ja) 2019-04-04
US20190172440A1 (en) 2019-06-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11057695B2 (en) In-ear headphone device with active noise control
WO2010089934A1 (ja) ノイズキャンセルヘッドホン
US20150030173A1 (en) Headphone and Headset
JP6611512B2 (ja) ノイズキャンセルヘッドホン
US9881600B1 (en) Acoustically open headphone with active noise reduction
EP2830324B1 (en) Headphone and headset
US11978429B2 (en) Active noise cancelling earbud devices
JP6602973B2 (ja) ノイズキャンセルヘッドホン
JP6588758B2 (ja) ノイズキャンセルヘッドホン
JP5902202B2 (ja) ヘッドホン
US20240064454A1 (en) Active Noise Reduction Earbud
US11100912B2 (en) Noise cancellation headphone
WO2023283285A1 (en) Wearable audio device with enhanced voice pick-up
JP2019198116A (ja) ノイズキャンセルヘッドホン
TWI835030B (zh) 噪音消除致能耳機
JPH02224499A (ja) アクティブ・ノイズ・キャンセラー
JP6297950B2 (ja) こもり音低減装置及びそれを備えた補聴器、オーディオ用イヤホン、耳せん、並びに電気音響変換器
JP2019198113A (ja) ノイズキャンセルヘッドホン
EP4388752A1 (en) Port placement for in-ear wearable with active noise cancellation
JPH0753119Y2 (ja) アクティブ・ノイズ・キャンセラー

Legal Events

Date Code Title Description
ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2018520284

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 16904022

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 16904022

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1