JP4294754B2 - 能動型ノイズ低減ヘッドセット - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、能動型ノイズ低減に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
技術的背景として、米国特許第４，６４４，５８１号、第４，９２２，５４２号および第５，３０５，３８７号を援用する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の重要な目的は、改良された能動型ノイズ低減ヘッドホーンを提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、能動型ノイズ低減ヘッドセットにおける使用に適したモジュールは、壁部を有するエンクロージャを含んでいる。この壁部の一部にドライバが取り付けられている。ポートが、エンクロージャの内部および外部を相互結合する。ダンパがポートに結合されている。
【０００５】
本発明の別の態様では、能動型ノイズ低減ヘッドセットは、分割部によって分離された第１および第２の空洞を包囲するイヤカップ（ｅａｒｃｕｐ）を含む。ヘッドセットは、更に快適な密閉用パッドも含む。ダイアフラムを有するドライバが分割部内に取り付けられており、第１の空洞内に音波を放射し、これが周囲のノイズを減衰させる。ポートは、第２の空洞およびエンクロージャの外部を相互結合する。
【０００６】
その他の特徴、目的および利点は、添付図面を参照することにより、以下の詳細な説明から明白となろう。
【０００７】
【発明の実施の形態】
これより図面、更に特定すれば図１を参照すると、本発明による能動型（アクティブ）ノイズ低減ヘッドセットが示されている。ヘッドバンド５６が２つのイヤカップ構造体５８に取り付けられている。イヤカップ構造体５８の各々は、イヤカップ部分５０および快適パッド５４を含む。ヘッドバンドは、多くのタイプの１つとすることができ、その中には、ヘッドバンドの長さまたはヘッドバンド上のイヤカップ構造体の位置が調節可能なヘッドバンドが含まれる。ヘッドバンド５６およびイヤカップ構造体間の接続によって、ヘッドバンドに対して１本以上の軸に沿った調節を考慮することができる。使用中、ヘッドバンド５６は、ユーザの耳を覆うようにイヤカップ構造体５８を保持し、耳（周囲耳（circumaural)）を包囲するか、または耳（上耳(supraural)）を覆う。
【０００８】
図２ないし図４を参照すると、イヤカップ構造体５８の概略断面図が示されている。図２において、イヤカップ・シェル５０が前側空洞５２を包囲する。快適パッド５４は、ユーザの頭部側面に密着するので、これらは周囲ノイズの大部分からユーザの耳を封止する。前側空洞５２は、能動型ノイズ低減モジュール１０を包囲する。能動型ノイズ低減モジュール１０は、音波放射ダイアフラム２１を備えたドライバ１８を含む。ポート１６および音響的抵抗開口１７が並列に、イヤカップ・シェル５０を貫通する。これらについては、以下で更に詳しく説明する。図３および図４において、通路１９がポートおよび抵抗開口１７を周囲環境に接続する。通路１９の寸法は、この通路がポートとしても、ダイアフラム２１が放射する音波の導波路としても作用しないようなものとする。音響効果は、ポート１６および抵抗開口１７双方が図２におけるように直接周囲環境に接続する場合と同一である。前側空洞５２内には、減衰材５３（例えば、連続気泡発泡体）を配し、前側空洞における共振を減少させ、受動型な減衰を補助するようにしてもよい。図３および図４におけるような実施形態は、能動型ノイズ低減モジュールの融通性（適応性）のある配置を可能とし、イヤカップに対する改造を最少に抑えて、種々の異なるイヤカップに能動型ノイズ低減モジュール１０を実装可能にするという利点がある。
【０００９】
動作において、マイクロフォン２２が音圧を測定する。回路（図示せず）が、マイクロフォン２２によって測定された音圧を、ダイアフラム２１によって放射された音波による音圧と比較し、周囲ノイズを検出し、ドライバ１８に信号を伝達し、周囲ノイズと同様であるが周囲ノイズとは位相が外れている音響パターンをダイアフラム２１に放射させることによって、周囲ノイズを大幅に減衰させる。
【００１０】
図５のＡないし図５のＢを参照すると、能動型ノイズ低減モジュール１０が図示されている。エンクロージャ１２が後側空洞１４（図６のＡないし図６のＤ）を包囲する。ポート１６および音響的抵抗開口１７が、エンクロージャ１２の壁部を貫通している。エンクロージャ１２の表面には、ドライバ１８が取り付けられている。エンクロージャ１２の外面には、マイクロフォン２２が取り付けられている。本実施形態では、マイクロフォン２２は、ダイアフラム２１の端部付近の位置に取り付けられ、ピックアップ面が半径方向内側に面している。即ち、ピックアップ面に垂直な直線が、ドライバ１８の軸２４にほぼ直交するように取り付けられている。
【００１１】
本発明の一実施形態では、エンクロージャ１２は概略的に円筒形をなしており、ドライバ１８の直径は約４２ｍｍで、円筒の平面の１つに取り付けられている。エンクロージャ１２によって包囲されている後側空洞１４は、典型的には約１０ないし２０立方センチメートルの容積を有し、前側空洞５２は、典型的には、約１００ないし２００立方センチメートルの容積を有する。ポート１６の音響質量、および後側空洞１４のコンプライアンスは、典型的に、約３００Ｈｚの周波数に同調されている。音響的抵抗開口１６は、約１ｘ１６⁷オームの音響抵抗を与える。抵抗開口１７は、音響的抵抗被覆１７ｂを有する開口１７ａとすればよく、あるいは、音響的抵抗物質を充填した開口としてもよい。
【００１２】
次に図６のＡないし図６のＤを参照すると、能動型ノイズ低減モジュール１０が示されている。これらの図では、本発明をより良く説明するためにある要素が省略または変更されている。図６のＢないし図６のＤを用いて、図６のＡの実施形態の特徴のいくつかの効果について、以下に説明する。図６のＢでは、ポート１６および抵抗開口１７が省略されている。図６のＣでは、抵抗開口１７が省略されている。図６のＤでは、抵抗開口１７を省略し、音響的抵抗物質１６ａがポート１６内に挿入されている。（あるいは、ポート１６の開口を、音響的抵抗物質で被覆してもよい）。
【００１３】
図６のＤの実施形態では、音響材１６ａの音響抵抗が、周囲環境と連絡した後側空洞１４を、ポート１６内の空気の質量と直列に接続する。図６のＡの実施例では、抵抗開口１８の音響抵抗は、周囲環境に通じる後側空洞１４を、ポート１６内の空気の質量に並列に接続する。
【００１４】
次に図７を参照すると、ドライバ１８の応答（レスポンス）を、周波数の関数として行ったコンピュータ・シミュレーションのグラフが示されており、図５のＡの実施形態の種々の要素の効果を表す。曲線２４は、図６のＢの実施形態におけるドライバ１８の応答を表す。曲線２６は、図６のＣに示した実施例におけるドライバ１８の応答を表す。曲線２４と比較すると、曲線２６は、低周波数においてより良い応答を示すだけでなく、この場合３００Ｈｚのポート共振周波数において、低い出力を有する。曲線２８は、図６のＤに示した実施形態におけるドライバ１８の応答を表す。曲線２６と比較すると、曲線２８は、より滑らかな周波数応答、および低周波数において改善された応答を示す。曲線３０は、図６のＡの実施形態の応答を表す。曲線２４，２６および２８と比較すると、曲線３０は、滑らかな周波数応答および低周波数において改善された応答を示す。
【００１５】
本発明によるイヤカップは、そのポートおよび抵抗性経路の構造によって、能動的減衰を可能とし、しかも後側空洞を格段に縮小することができるので、従来のイヤカップよりも有利である。この特徴は、更に、所与のイヤカップ・サイズ、前側空洞の大型化をもたらし、受動的減衰を改善する。周波数応答が滑らかなため、簡略化した電子回路を用い、ドライバ動作の一層の効率化と組み合わせることが容易となり、電池給電型能動型ノイズ低減ヘッドセットにおいて特に有利な、電力消費の大幅な削減を可能とする。
【００１６】
他の実施例も、特許請求の範囲に含まれるものとする。
【図面の簡単な説明】
【図１】ノイズ低減ヘッドセットの平面図。
【図２】本発明を具体化するイヤカップの概略断面図。
【図３】本発明を具体化するイヤカップの概略断面図。
【図４】本発明を具体化するイヤカップの概略断面図。
【図５】本発明によるモジュールの斜視図。
【図６】本発明によるモジュールの別の実施例を示す断面図。
【図７】図６のＡないし図６のＤのモジュールの、ドライバ応答対周波数の関係を示すグラフ。
【符号の説明】
１０ 能動型ノイズ低減モジュール
１２ エンクロージャ
１４ 後側空洞１４
１６ ポート
１７ 音響的抵抗開口
１８ ドライバ
１９ 通路
２１ 音波放射ダイアフラム
２２ マイクロフォン
５０ イヤカップ部分（イヤカップ・シェル）
５２ 前側空洞
５３ 減衰材
５４ 快適パッド
５６ ヘッドバンド
５８ イヤカップ構造体

Claims (9)

1. コンプライアンスを有する後側空洞および前側空洞を包囲するとともに、ユーザの頭部の側面から封止するように配置されるイヤカップを備え、
   前記後側空洞の容積は、前記前側空洞の容積の１／５よりも小さく、
   前記前側空洞はユーザの耳に向かって開口し、更に、
   前記前側空洞および前記後側空洞を分離する分割部と、
   前記分割部に取り付けられ、それと共働して、前記前側空洞と前記後側空洞との間の空気流を防止するダイアフラムを取り付けたドライバと、
   前記後側空洞と前記イヤカップの外部とを連絡するポートと、を備え、
   前記ポートは、前記コンプライアンスと共働して、共振周波数において共振する共振回路を形成する質量を有し、更に、
   前記後側空洞および前記外部を前記ポートと並列に連絡する音響抵抗性開口を備えた、アクティブノイズ低減ヘッドセット。
2. 請求項１記載のヘッドセットにおいて、更に、ピックアップ面を有するマイクロフォンを備えており、前記マイクロフォンが、前記ダイアフラムの外縁付近に取り付けられているアクティブノイズ低減ヘッドセット。
3. 請求項２記載のヘッドセットにおいて、前記マイクロフォンのピックアップ面が、前記ドライバの軸に垂直に方向付けられているアクティブノイズ低減ヘッドセット。
4. 請求項２記載のヘッドセットにおいて、前記マイクロフォンのピックアップ面が、前記ダイアフラムの半径方向内側に面しているアクティブノイズ低減ヘッドセット。
5. 請求項１記載のヘッドセットにおいて、前記後側空洞が約１０〜２０ｃｃの容積を有し、前記前側空洞が約１００〜２００ｃｃの容積を有するアクティブノイズ低減ヘッドセット。
6. アクティブノイズ低減ヘッドセットであって、
   第１空洞、およびコンプライアンスを有する第２空洞を包囲するイヤカップを備え、
   前記第２空洞の容積は、前記第１空洞の容積の１／５よりも小さく、
   前記第１空洞および第２空洞は分割部によって分離され、更に、
   ユーザの頭部の側面から前記イヤカップを封止するように構成および配置される快適パッドと、
   前記分割部に取り付けられ、それと共働して、前記第１空洞と前記第２空洞との間の空気流を防止するダイアフラムを取り付けたドライバと、
   前記第２空洞と前記イヤカップの外部領域とを連絡するポートと、を備え、
   前記ポートは、前記第２空洞のコンプライアンスと共働して、共振回路を形成する質量を有し、更に、
   前記第２空洞および前記イヤカップの外部領域を前記ポートと並列に連絡する音響抵抗性開口を備えた、アクティブノイズ低減ヘッドセット。
7. 請求項６記載のヘッドセットであって、更に、前記第１の空洞内にマイクロフォンを備えているアクティブノイズ低減ヘッドセット。
8. 請求項７記載のヘッドセットにおいて、前記マイクロフォンが、前記ダイアフラムの外縁付近に取り付けられているアクティブノイズ低減ヘッドセット。
9. 請求項６記載のヘッドセットにおいて、
   前記分割部はモジュールの壁部を備えており、
   前記モジュールは前記第２空洞を包囲し、
   前記ポートおよび前記音響抵抗性開口が、前記イヤカップの開口を通して、前記第２空洞と前記領域とを連絡するように、前記モジュールが前記イヤカップ内に着脱自在に一体化されるように適応している、アクティブノイズ低減ヘッドセット。

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