JP2009278167A - ノイズキャンセル型ヘッドホン - Google Patents

Abstract

【課題】 本来の外部ノイズとは関係のない音として聴取される外部音取り込み口付近での共鳴音がマイクロホンに取り込まれるのを防止して不用意なノイズキャンセル発音による楽音の乱れを防止できるノイズキャンセル型ヘッドホンを提供する。
【解決手段】 ユーザの耳周辺を覆うヘッドパッド２を外周部に備えたバッフル板３に一体化されてエンクロージャ部を構成し、一部に外部音の取り込み口４Ａを備えたヘッドホンハウジング４には、外部音取り込み口４Ａに一端が位置し、エンクロージャ内に延長された他端を有する音響管２０を設け、音響管２０の他端には無指向性マイクロホン１２を設け、さらに音響管２０の内部には音響抵抗材２１を配置したことを特徴としている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ノイズキャンセル型ヘッドホンに関し、さらに詳しくは、ヘッドホン周辺部で生じる本来の外部ノイズとは異種の音がノイズとして取り込まれてしまうのを防止するための構成に関する。

周知のように、密閉型ヘッドホンは、使用者の耳周辺部を覆う状態で頭部に装着されて使用されるパーソナルなスピーカとして知られており、その一つにノイズキャンセル型ヘッドホンがある。

ノイズキャンセル型ヘッドホンは、外部ノイズを集音して電気信号（以下、この信号を「外部ノイズ信号」と呼ぶ）に変換するマイクロホンを備えており、このマイクロホンが変換した外部ノイズ信号を位相反転することによりノイズキャンセル信号を生成し、このノイズキャンセル信号を、配信すべき音声信号やオーディオ信号に加算し、ヘッドホンまたはスピーカから放音することでノイズをキャンセルしている（例えば、特許文献１）。

密閉型のノイズキャンセル型ヘッドホンの従来例として、例えば、図２に示すように構成されたものがある。
図２において、密閉型のノイズキャンセル型ヘッドホン１は、使用者の頭部に装着され耳の周辺部に押し当てられることでヘッドホン１の内外間での遮音を行うヘッドパッド２と、このヘッドパッド２が外周部に設けられて後述する電気音響変換部ＳＳを支持しているバッフル板３とを備えている。電気音響変換部ＳＳはスピーカ部分ということもでき、スピーカと同様の構成になっている。

バッフル板３を挟んでヘッドパッド２の反対側には、バッフル板３により発音部と隔離された閉鎖空間としてのエンクロージャ部Ｅを構成するヘッドホンハウジング４が設けられている。
バッフル板３には、中心部に円形の開口３Ａが設けられており、ヘッドホンユニットフレーム５を介して、スピーカ部分を構成する電気音響変換部ＳＳが支持されている。
つまり、バッフル板３の開口部３Ａには、中心に円筒状の開口５Ａを有するヘッドホンユニットフレーム５が嵌合されて一体化され、ヘッドホンユニットフレーム５に電気音響変換部ＳＳが装備されている。

電気音響変換部ＳＳは、ヘッドホンユニットフレーム５の開口５Ａ内に固定されているシャーレ状のヨーク６と、ヨーク６の内底部中心に固着された扁平なマグネット７と、マグネット７の端面に固定されているポールピース８と、ドーム状の振動板９と、振動板９に一体化されてポールピース８の周囲で円筒状に巻き回されているボイスコイル１０とで構成されている。ボイスコイル１０は、ヨーク６の周壁内周面とポールピース８の外周面との間に形成されている円筒形状の磁気ギャップ内にある。この磁気ギャップ内の磁界とボイスコイル１０に供給される音声信号との電磁力によって駆動され、ボイスコイル１０およびこれと一体の振動板９が音声信号に従って振動するようになっている。
ボイスコイル１０への給電制御は、バッフル板３に取り付けられているプリント基板１１に設けられたノイズキャンセル回路を介して行われる。

一方、外部雑音を聴取するマイクロホンとして、ヘッドホン周辺での集音機能を有する無指向性マイクロホン１２が用いられる。この無指向性マイクロホン１２は、ヘッドホンハウジング４の一部に貫通して設けられている外部音取り込み口４Ａの内側に設置されている。

特表２００４−５２６３７５号公報

図２に示した構成のマイクロホン設置構造では、次の理由により、外部音取り込み口４Ａにおいて、本来の外部ノイズ以外の音が発生するという問題があった。
つまり、ヘッドホンハウジング４に形成されている外部音取り込み口の構造が、一端を開放し、他端つまりヘッドホンハウジング４側の端部をマイクロホン１２により閉止した気柱管に似通った構造であるため、進入してくる気流によって共鳴音を発生することがある。

共鳴音は本来の外部ノイズとなる音とは異なるものである。従って、この共鳴音に対応したノイズキャンセル信号が生成されると、外部ノイズがない場合でも、ノイズキャンセル信号に応じてノイズをキャンセルするための逆位相の音が電気音響部から発音されてしまうことになる。この逆位相の音は、キャンセルすべき外部ノイズとは無関係の音である。この外部ノイズとは無関係の音によって、楽音信号による発音が不用意に乱されてしまうという不具合が発生する虞がある。
そこで、取り込み口４Ａで生じる共鳴音を集音しないように取り込み口の外側にフードやウインドスクリーンを備えることも考えられるが、ヘッドホンハウジング４の外面にヘッドホンとは異なる部材が大きく張り出した構成となるためにデザイン上、不利となる。
また、取り込み口４Ａ内に不織布などを充填することも考えられるが、取り込み口の貫通方向の長さがヘッドホンハウジング４の厚さに限られているため、共鳴音の波長に対する減衰率を得るには不十分な長さであり、結果的に取り込み口入り口４Ａで生じる共鳴音をなくすことができない場合がある。

本発明の目的は、上記従来の密閉型ノイズキャンセル型ヘッドホンにおける問題に鑑み、本来の外部ノイズとは関係のない音として聴取される外部音取り込み口付近での共鳴音がマイクロホンに取り込まれるのを防止することにある。さらに詳しくは、不用意なノイズキャンセル現象を生じないようにして本来あるべき楽音信号による発音を妨げないようにすることができるノイズキャンセル型ヘッドホンを提供することにある。

この目的を達成するため、本発明は、外部音の取り込み口に、この外部音取り込み口から前記エンクロージャ内に向けて延長された音響管が配置され、前記音響管の前記外部音の取り込み口とは反対側の端部に前記無指向性マイクロホンが配置され、前記音響管内に音響抵抗材が配置されていることを特徴としている。
音響抵抗材は、音響管内全域あるいは一部さらには複数箇所に設けることができ、複数箇所に設ける場合には異なる音響抵抗を備えたものとすることができる。

ヘッドホンハウジングに設けられている外部音取り込み口には、これに連続する音響管が位置しているので、音響管での音入り口側での共鳴音の音圧を低減することができる。共鳴音の音圧や波長によっては音響管の内部に進入することもあるが、内部に位置する音響抵抗材によりマイクロホンの位置にまで共鳴音が至ることを抑制することができる。

これにより、マイクロホンに対して本来の外部ノイズとは異なる共鳴音の取り込みを防止することができる。この結果、共鳴音の進入による不用意なノイズキャンセル処理が防止されて楽音信号による発音の品質を損ねないようにすることができる。

以下、図面により本発明を実施するための最良の形態について説明する。
図１は、本発明にかかるノイズキャンセル型ヘッドホンの実施例を、図２に準じて示す図である。図１に示す構成部分のうちで、図２に示したものと同じ構成部分には共通の符号を付し、図２に示す構成と異なる構成部分を重点的に説明する。

図１において、本発明の実施例にかかるノイズキャンセル型ヘッドホン（便宜上、符号１００で示す）は、ヘッドホンハウジング４に設けられている外部音取り込み口４Ａの内部に円筒形状の音響管２０を設け、その音響管２０の内部に音響抵抗材２１を装填し、音響管２０の外部音取り込み口４Ａとは反対側の端部に無指向性マイクロホンを配置したことを特徴としている。

音響管２０は、一端がヘッドホンハウジング４に形成されている外部音取り込み口４Ａに連結され、他端がエンクロージャ部Ｅ内に向けて延長されており、他端に無指向性マイクロホン１２が取り付けられている。図示の実施例では、音響管２０がヘッドホンハウジング４とともに樹脂などによって一体成形されているが、音響管２０をヘッドホンハウジング４とは別の部材として製作し、この一端をヘッドホンハウジング４の外部音取り込み口４Ａに連結してもよい。

音響管２０は、ヘッドホンハウジング４の板厚よりも長く、ヘッドホンハウジング４の外面に沿って流れる気流による共鳴音の音圧を外部音取り込み口４Ａ側で殆どなくすことができる長さに設定されている。
共鳴音を打ち消すための長さは、共鳴音が本来の外部ノイズとして取り込まれる音とは異なる波長であることを考慮し、共鳴音の波長とは異なる波長分の長さ等が選択されて音響管内での共振を阻止するようになっている。

しかし、場合によっては、その長さを得ることができないこともある。そこで、音響管２０の内部には、確実に共鳴音の減衰を行うために音響抵抗材２１が装填されている。
音響抵抗材２１は、スポンジ、不織布など適度の音響抵抗を持つ部材が用いられており、音響管２０の長さ方向全域あるいはマイクロホン１２寄りの位置に装填されている。

本発明にかかる実施例は、以上のように構成されることにより、ヘッドホンハウジング４に形成されている外部音取り込み口４Ａを通る気流により共鳴音が発生した場合でも、音響管２０によって音圧が減衰される。したがって、マイクロホン１２に到達する共鳴音の音圧を極めて小さくすることができる。特に音響管２０の内部に進入した共鳴音は、音響抵抗材２１によって確実に減衰されるので、共鳴音がマイクロホン１２に到達することをほぼ無くすことができる。

このように、本来の外部ノイズとは異なる、外部音取り込み口４Ａで発生する共鳴音がマイクロホン１２によって聴取されるのを防止することができるので、共鳴音を対象としたノイズキャンセル処理が行われることを防止することになる。この結果、本来、外部ノイズを対象として実行されるキャンセル音以外の音を発することがなくなるから、楽音信号が乱されることもなくなる。

音響抵抗材２１の構成としては、図１（Ｂ）に示すように、音響管２０の長さ方向で異なる音響抵抗を持つものを複数箇所に分散させて配置することもできる。それぞれの音響抵抗材２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ音響抵抗を異ならせるには、音響抵抗材の密度や長さ、数などを適宜選択すればよい。これにより、共鳴音の音圧や周波数に対して広範囲に対応することができる。また、音響抵抗材が複数段階にわたって存在しているため、共鳴音がマイクロホンに作用しようとするのを確実に抑止することができる。

このような構成においては、例えば、耳内にパッドを入れて楽音を聞けるようになっている直管型のインナーイヤホンと違って、直管部にマイクロホンを対向配置することで得られる指向性マイクロホンではなく、無指向性マイクロホンを用いた場合に特に顕著な効果が得られる。
なお、音響抵抗材２１としては、上述したスポンジに限らず、吸音による減衰作用や反射による進入抑止が可能なものであればよい。後者の場合には本来の外部ノイズの進入は許容することが必要である。

本発明のノイズキャンセル型ヘッドホンの実施例を示すもので、（Ａ）はその断面図、（Ｂ）は本発明に適用可能な音響管の変形例を示す断面図である。 ノイズキャンセル型ヘッドホンにおける外部ノイズ取り込み構造を説明するためのノイズキャンセル型ヘッドホンの従来例を示す断面図である。

符号の説明

１ ノイズキャンセル型ヘッドホン
２ ヘッドパッド
３ バッフル板
４ ヘッドホンハウジング
４Ａ 外部音取り込み口
１２ マイクロホン
２０ 音響管
２１ 音響抵抗材

Claims (3)

1. ユーザの耳周辺を覆うヘッドパッドを外周部に備えたバッフル板と、バッフル板に一体化されてエンクロージャ部を構成し、一部に外部音の取り込み口を備えたヘッドホンハウジングと、前記外部音の取り込み口内部に無指向性マイクロホンを備えたノイズキャンセル型ヘッドホンにおいて、
   前記外部音の取り込み口に、この外部音取り込み口から前記エンクロージャ内に向けて延長された音響管が配置され、
   前記音響管の前記外部音の取り込み口とは反対側の端部に前記無指向性マイクロホンが配置され、
   前記音響管内に音響抵抗材が配置されていることを特徴とするノイズキャンセル型ヘッドホン。
2. 前記音響抵抗材は、前記音響管の長さ方向全域若しくは一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型ヘッドホン。
3. 前記音響抵抗材は、前記音響管の長さ方向で複数箇所に異なる音響抵抗を持たせて配置さ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型ヘッドホン。

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