JP2005531807A - 雑音消去システムおよびそのためのヘッドフォン - Google Patents

Abstract

ヘッドフォン、代表的には航空路乗客用の雑音消去マイクロフォンを装備したヘッドフォンであって、各ヘッドセットはフィルタネットワークを備えて、各マイクロフォンの応答を少なくとも正規化されたインピーダンス／応答曲線にほぼ沿うようにされる。このようにして、様々な製造業者のヘッドフォンを、一製造業者のヘッドフォン用に最適化されている内蔵雑音消去システムとともに使用することができる。フィルタは簡単な高域通過フィルタであり、好ましくはヘッドフォンに組み込まれる。

Description

本発明は雑音消去システムに関し、限定はしないが、特にヘッドフォン雑音消去システムを対象とする。

旅客乗物、特に民間航空機は、適切な接続、すなわちヘッドセットおよびヘッドフォン用の接続プラグを受けるためのジャックを含むシート設備を有する。ユーザは、ユーザが様々な音響チャンネルを聞くために関連するシートに設けられたジャックに差し込むヘッドセットをユーザ自身が所持しているか与えられる。ヘッドセットとヘッドフォンという用語は、ユーザ・マイクロフォンが装備されているかどうかは本発明に関係がないので本明細書では互換的に使用している。

乗客音響システムの最近の開発には雑音低減ヘッドフォンまたはヘッドセットを使用する雑音低減システムが含まれる。あるシステムにおいては、シート設備が能動雑音消去電子回路を含む。この回路はヘッドセット内に設けられているマイクロフォンなどの適切な音響変換器からのフィードバックに基づく雑音消去を行うように動作可能である。

そのようなシステムに関連する１つの問題は、雑音消去電子機器をヘッドセットの感度および周波数応答に関してヘッドセットに「同調させる」必要があることである。したがって、一般に、狭い範囲のヘッドセット設計しか、これらシステムの各々とともに効果的に使用することができない。

ヘッドフォンに組み込まれた雑音消去か、またはヘッドフォンが差し込まれるシステムの一部を形成する固定の雑音消去システムのいずれかを雑音補償システムに設けることが知られている。米国特許第５１８２７７４号は各ヘッドフォン・タイプに合わせた雑音消去を備えた前者のタイプを例示している。後者は、ただ１つの製造業者のヘッドフォンとともに使用するように以前に設計されており、この雑音消去は、他のタイプのヘッドフォンとともに使用した場合、周波数応答およびインピーダンスの変動により消去が有効でなくなり、最悪の場合、正フィードバックおよび不安定性をもたらすことがあるために問題であった。

本発明の一目的は、改善された雑音消去システムを提供すること、または雑音消去システム用の改善されたヘッドセットを提供すること、または少なくとも公衆に有用な選択肢を提供することである。

したがって一局面では、本発明は、
音響変換器およびヘッドフォン・スピーカを含むヘッドフォンと、
前記ヘッドフォンから離れて設けられ、前記ヘッドフォン・スピーカに供給し、前記音響変換器から供給を受ける雑音消去回路と、
前記ヘッドフォンの前記音響変換器から前記雑音消去回路への出力を正規化するためのフィルタとを有する雑音消去システムにある。

好ましくはフィルタは、使用中に効果的な雑音消去を達成できるように前記音響変換器の出力に配置される。

好ましくはフィルタは受動電子フィルタを備える。

好ましくはフィルタは抵抗器／コンデンサネットワークを備える。

好ましくはフィルタは前記音響変換器と並列な高域通過フィルタである。

好ましくは前記音響変換器はエレクトレット・コンデンサ・マイクロフォンを備える。

また別の局面では、本発明は、ヘッドフォンが、
ユーザに音を提供するための１つまたは複数のヘッドフォン・スピーカと、
前記スピーカに隣接してヘッドセットに設けられた少なくとも１つの音響変換器とを含み、
前記音響変換器の出力が電子信号として提供されるとともにフィルタに提供され、前記フィルタの出力が、スピーカに供給される信号から雑音を消去するために雑音消去回路に利用可能にされた、雑音消去システム用のヘッドフォンにある。

一般的な用語で言えば、本発明は、一般にヘッドフォンから離れて設けられる雑音消去回路が多数の異なるヘッドフォン設計用に効果的な雑音消去を提供することができるようにする方法を提供する。これは、マイクロフォンによって提供されるフィードバック信号が適切に「汎用の（generic）」能動雑音消去回路用に調整または正規化されるように、雑音消去ヘッドフォン音響変換器（典型的にはエレクトレット・コンデンサ・マイクロフォンなどのマイクロフォン）に受動フィルタを設けることによって達成される。したがって、本発明は、ヘッドセットからの入力フィードバック信号のある位相範囲にわたって動作可能なように雑音消去回路を設計することを可能にする。これは、ヘッドセット・フィードバック信号に置かれた一つのフィルタを異なる種類のヘッドセットごとに適切に修正して、雑音消去回路に受け入れられ、集合的な雑音消去回路を達成することができるようにしたことを意味する。

本発明の最も好ましい形態では、フィルタは簡単な受動フィルタを備える。最も好ましくは、それは以下でさらに説明するように抵抗器／コンデンサ・フィルタである。我々は、簡単な抵抗器コンデンサ受動フィルタが能動雑音消去用途に適した適切な伝達関数を提供することを発見した。この簡単な受動フィルタはヘッドフォン、ヘッドフォン音響変換器などの性質によって異なる抵抗または容量の値を有することができる。

次に図１を見ると、本発明の実施形態の概略図が示されている。ヘッドフォンは図の破線２の左側に示されており、全体的に矢印４で示されている。図面の反対側、すなわち破線２の右手側には、雑音消去回路が全体的に参照符号６で示されている。例として、雑音消去回路はＷＡＬＫＭＡＮの商標で販売されているものを含む携帯オーディオ・システムなどの携帯電子デバイスの中に提供することができる。回路は代替としてホーム・ステレオ・システム、テレビジョン・セット、またはユーザに音を提供する様々な他のデバイス中に提供することもできる。

しかしながら、より一般的には、雑音消去回路６は旅客乗物に設けられることになる。この場合も、いくつかの異なる乗客輸送の形態が挙げられ、雑音消去回路は、民間航空機、列車、バス、自家用自動車などのシート設備（場合によってはアーム・レスト領域）に設けることができる。

図１で、ヘッドフォン４用の音響変換器はエレクトレット・コンデンサ・マイクロフォン８であり、マイクロフォンの出力は抵抗器１０およびコンデンサ１２を備える受動フィルタネットワークにもたらされる。受動フィルタネットワークからの出力は参照符号１４および１６で示されており、これらの出力は一般に、雑音消去回路を含むデバイス上の適切なジャックまたはソケットが受け入れることのできるプラグ上のピンとして設けられる。

さらに図１を参照すると、ヘッドセット４はまた入力信号接続２０および２２を有するスピーカ１８も含む。この場合も、接続２０および２２は、それらがヘッドフォンから離れて設けられた対応するソケットに設けられた雑音消去回路の出力からの適切な電気信号が供給されるように、使用時に適切なプラグ・ピン（図示せず）に電気的に接続される。次に雑音消去回路を見ると、マイクロフォンから雑音消去回路への入力は入力２４および２６によって表わされる。入力２６は接地などの参照基準とすることができ、入力２４はコンデンサ３０を介して増幅器２８に提供される。電源ＶＣＣおよびバイアス抵抗器３２も設けられる。増幅器２８の出力は、雑音消去回路に供給され、該雑音消去回路は、受動ネットワークを備えるか、または、たとえばマイクロプロセッサを使用して実施されるような能動的なものとしてもよい。使用することができる雑音消去回路は当業者に知られているので、本明細書では説明しない。雑音消去回路からの出力は、適切な出力増幅器３４に提供され、ヘッドフォン・スピーカ用の端子２０および２２に接続される出力端子３６および２６に提供される。

次に図２を見ると、上述の受動フィルタネットワークのさらなる説明が示されている。本発明の好ましい形態における音響変換器８はエレクトレット・コンデンサ・マイクロフォンを備える。このマイクロフォンは信号の観点から電流源として挙動する。ノートン・テブナン変換を使用すると、マイクロフォン信号をバイアス抵抗器Ｒ_ｂｉａｓと直列な電圧源として表わすことができる。図２で、マイクロフォン信号は電圧源４０として表わされ、その出力はバイアス抵抗器Ｒ_ｂｉａｓと直列である。電圧源およびバイアス抵抗器は抵抗器１０およびコンデンサ１２を備える受動フィルタと並列である。図２に示されるネットワークは伝達関数

を与える。

これは能動雑音消去用途に適した伝達関数である、すなわち図２に示される回路からの出力は「汎用」能動雑音消去回路に設けるのに適切である。

したがって、図２の構成要素１０および１２の抵抗および容量の値はヘッドフォンの一般音響特性、たとえばイア・ピースの形状およびサイズおよびスピーカに対するマイクロフォンの向きに基づいて選択することができることがわかる。

最後に、図３で、一般的な実施形態が示されている。この図で使用されている参照符号は図１を参照しながら使用したものと同じであり、抵抗器１０は３．３ｋΩの値を有し、コンデンサ１２は６８ナノファラドであり、バイアス抵抗器３２は４．７ｋΩであることがわかる。

一般にヘッドフォン補償は、対象となる最良のヘッドフォンでの雑音消去を目標とし、他のヘッドフォンを同じ性能レベルにもっていくようにそれらを補償することによって決定される。

以上のことから、本発明は、多数の異なるヘッドフォンまたはヘッドセットを、それらが使用される雑音消去回路に再設計、改変または変更を行わなくても雑音消去を行わせるように使用できるという大きな利点を提供することがわかる。したがって、雑音消去回路を標準パラメータに合わせて設計し、パーソナル・ステレオやシート設備などの様々なデバイスで実施することができるとともに、ユーザは自分の好ましいヘッドセット、または様々な異なるヘッドセットを使用することができる。

本発明による雑音消去システムの回路概略図である。 本発明によるヘッドセットのマイクロフォンおよびフィルタの等価回路の概略図である。 本発明の実際的な実施形態の一例の概略図である。

Claims (8)

1. 音響変換器およびヘッドフォン・スピーカを含むヘッドフォンと、
   前記ヘッドフォンから離れて設けられ、前記ヘッドフォン・スピーカに供給し、前記音響変換器から供給を受ける雑音消去回路を有する、雑音消去システムであって、
   前記ヘッドフォンの前記音響変換器から前記雑音消去回路への出力を正規化するためのフィルタが設けられていることを特徴とする雑音消去システム。
2. 前記フィルタが、使用中に効果的な雑音消去を達成できるように前記音響変換器の出力に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の雑音消去システム。
3. 前記フィルタが受動電子フィルタを備えることを特徴とする請求項２に記載の雑音消去システム・フィルタ。
4. 前記フィルタが抵抗器／コンデンサネットワークを備えることを特徴とする請求項３に記載の雑音消去システム・フィルタ。
5. 前記フィルタが前記音響変換器と並列な高域通過フィルタであることを特徴とする請求項４に記載の雑音消去システム・フィルタ。
6. 前記音響変換器がエレクトレット・コンデンサ・マイクロフォンを備えることを特徴とする請求項１に記載の雑音消去システム。
7. ユーザに音を提供するための１つまたは複数のヘッドフォン・スピーカと、
   前記スピーカに隣接して前記ヘッドセットに設けられた少なくとも１つの音響変換器とを含み、
   前記音響変換器の出力が電子信号として提供され、フィルタに提供され、前記フィルタの出力が、前記スピーカに供給される信号から雑音を消去するために雑音消去回路に利用可能とされていることを特徴とする、雑音消去システム用のヘッドフォン。
8. 前記フィルタが高域通過フィルタであることを特徴とする請求項７に記載のヘッドセット。
   
   

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