JP2014155145A - イヤホンマイク - Google Patents

Abstract

【課題】小型化が可能で安価なエコー抑制機能を有するイヤホンマイクを提供する。
【解決手段】イヤホンマイクは、１つのスピーカと、差動マイクロホンと、本体筐体とを備える。差動マイクロホンは第１及び第２集音孔を有する。本体筐体には、外部に連通する第１及び第２開口部と、第１開口部に連通する第１音響空間と、第２開口部に連通する第２音響空間とが形成される。第１音響空間には、第１集音孔に入力される音声が伝播する。第２音響空間には、スピーカが配置されるとともに、第２集音孔に入力される音声が伝播する。第２音響空間は、第２開口部を経由して伝播する音声に対してヘルムホルツ共振器として機能する。
【選択図】図３

Description

本発明は、イヤホンマイクに関し、特にスピーカとマイクロホンとを搭載するイヤホンマイクに関する。

従来、スピーカとマイクロホンとを内蔵するイヤホンマイクが知られている。ユーザは、耳に装着したイヤホンマイクを通じて、スピーカから出力される話し声などの音声を聴きながら、マイクロホンに入力されるユーザの音声を送話することができる。そのため、携帯電話機などのハンズフリー通信などに利用されている。

ところが、ユーザの外耳道内に放音されるスピーカの音声は、ユーザの鼓膜や外耳道内などで反響し、イヤホンマイクにノイズ（エコー成分）として入力される。そのため、イヤホンマイクに内蔵されるマイクロホンは、ユーザの音声のほかに、スピーカから出力される音声のエコー成分も拾ってしまう。従って、イヤホンマイクから送話される音声にエコー成分がノイズとして混ざるという問題があった。

そのため、たとえば特許文献１のように、エコーキャンセル機能を有するイヤホンマイクが知られている。特許文献１のイヤホンマイクでは、２つのスピーカと、マイクロホンとを内蔵している。一方のスピーカは話し声などの音声を出力し、他方のスピーカは、一方のスピーカから出力される音声のエコー成分を打ち消すための音声を出力する。マイクロホンには、一方のスピーカから出力される音声のエコー成分と、他方のスピーカの音声とを入力させ、両者を互いに打ち消し合わせることにより、エコー成分を抑制している。

特開２００７−２０１８８７号公報

しかしながら、特許文献１のイヤホンマイクは、本体筐体に複数のスピーカを内蔵するため、本体筐体の内部において、スピーカ及びその音道を搭載するためのスペースが増加する。従って、本体筐体を小型化し難いという問題があった。また、製造コストがかかるため、比較的高価になるという問題もあった。

本発明は、このような状況を鑑みてなされたものであり、小型化が可能で安価なエコー抑制機能を有するイヤホンマイクを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の一の局面によるイヤホンマイクは、１つのスピーカと、第１及び第２集音孔を有する差動マイクロホンと、本体筐体とを備え、本体筐体には、外部に連通する第１及び第２開口部と、第１開口部に連通する第１音響空間と、第２開口部に連通する第２音響空間とが形成され、第１音響空間には、第１集音孔に入力される音声が伝播し、第２音響空間には、スピーカが配置されるとともに、第２集音孔に入力される音声が伝播し、第２音響空間は、第２開口部を経由して伝播する音声に対してヘルムホルツ共振器として機能する。

上記構成によれば、イヤホンマイクは１つのスピーカを備える。また、第１及び第２音響空間はそれぞれ第１及び第２開口部を介して本体筐体の外部に連通する。また、第２音響空間にはスピーカが配置される。また、第２音響空間は、第２開口部を経由して伝播する音声に対してヘルムホルツ共振器として機能する。そのため、外部音源からの入力音声は、第２音響空間にて共振した後、第２集音孔に入力される。このとき、第２音響空間での共振周波数付近の周波数帯域では、第１及び第２集音孔に入力される入力音声の音圧に差が生じる。従って、第１及び第２集音孔に入力される入力音声は、互いに打ち消し合うことなく、差動マイクロホンに集音される。また、スピーカの出力音声は、第２音響空間、第２開口部、本体筐体の外部、第１開口部、及び第１音響空間を経由して第１集音孔に入力される。また、出力音声は、第２音響空間内において第２集音孔に直接入力される。そして、第１及び第２集音孔に入力される出力音声が互いに弱め合うことにより、出力音声の集音が抑制される。従って、イヤホンマイクは、複数のスピーカを必要とすることなく、スピーカの出力音声のエコー抑制機能を実現することができる。さらに、イヤホンマイクは、スピーカの出力音声に由来するノイズを抑制しつつ、入力音声を送話することができる。よって、小型化が可能で安価なエコー抑制機能を有するイヤホンマイクを提供することができる。

また、上記構成において、第１音響空間は、第１開口部を経由して伝播する音声に対してヘルムホルツ共振器として機能し、第２音響空間の体積は第１音響空間よりも大きくてもよい。

この構成によれば、本体筐体の外部から第１及び第２開口部を経由して第１及び第２音響空間に伝播する音声はヘルムホルツ共振により共振する。さらに、第２音響空間の体積は第１音響空間の体積よりも大きい。そのため、第１及び第２音響空間の体積比により、第１音響空間の共振周波数は、第２音響空間の共振周波数よりも高い周波数帯域に現れる。従って、第２音響空間の共振周波数を含む周波数帯域において、第１及び第２集音孔に入力される外部音源からの入力音声を互いに打ち消し合わせないようにすることができる。なお、スピーカが第２音響空間に配置されているため、第２集音孔に入力されるスピーカの出力音声は共振しない。従って、上述の周波数帯域において、第１及び第２集音孔に入力されるスピーカの出力音声を互いに弱め合わせることができる。よって、イヤホンマイクは、スピーカの出力音声に由来するノイズを抑制しつつ、差動マイクロホンに入力される外部音源からの入力音声を送話することができる。

さらに、上記構成において、第１及び第２音響空間の体積比は、第１開口部を経由して第１音響空間に伝播する音声が少なくとも所定の周波数帯域内で共振せず、第２開口部を経由して第２音響空間に伝播する音声が所定の周波数帯域内で共振するように設定されてもよい。

この構成によれば、所定の周波数領域において、第１及び第２集音孔に入力される外部音源からの入力音声を互いに打ち消し合わせないようにすることができる。さらに、第１及び第２集音孔に入力されるスピーカの出力音声を互いに弱め合わせることができる。従って、イヤホンマイクは、たとえば差動マイクロホンの使用周波数帯域などの所定の周波数領域において、エコー抑制機能を実現することができる。

また、上記構成において、第１音響空間に対する第２音響空間の体積比は５以上且つ８００以下であってもよい。

この構成によれば、第１及び第２開口部を経由して第１及び第２音響空間に伝播する音声に対して、第１音響空間での共振周波数を、第２音響空間での共振周波数よりも十分に大きくすることができる。従って、イヤホンマイクはエコー抑制機能を確実に実現することができる。

また、上記構成において、第１開口部を経由して第１音響空間に伝播する音声の共振周波数は４ｋＨｚ以上であり、第２開口部を経由して第２音響空間に伝播する音声の共振周波数は１ｋＨｚ以上且つ２ｋＨｚ以下であってもよい。

この構成によれば、第１開口部を経由して第１音響空間に伝播する音声の共振周波数を差動マイクロホンの使用周波数帯域（たとえば３００Ｈｚ〜３．４Ｈｚ）外とすることができる。さらに、第２開口部を経由して第２音響空間に伝播する音声の共振周波数を差動マイクロホンの使用周波数帯域内とすることができる。従って、差動マイクロホンの使用周波数帯域において、イヤホンマイクは、スピーカの出力音声に由来するノイズを抑制しつつ、差動マイクロホンに入力される外部音源からの入力音声を送話することができる。

本発明によれば、小型化が可能で安価なエコー抑制機能を有するイヤホンマイクを提供することができる。

イヤホンマイクの外観斜視図である。 イヤホンマイクがユーザの外耳道に装着された状態を示す図である。 本体部の断面図である。 ユーザの外耳道側から見た本体部の正面図である。 本体部の側面図である。 第１及び第２開口部の他の形成例を示す正面図である。 第１及び第２開口部の他の形成例を示す正面図である。 第１及び第２開口部の他の形成例を示す正面図である。 第１及び第２開口部の他の形成例を示す正面図である。 ヘルムホルツ共振器の原理図である。 エコー成分を抑制する機構の原理を説明するための概念構成図である。 出力音声の集音ブロック図である。 エコー成分を抑制する機構の原理を説明するためのグラフである。 マイクロホンが入力音声を集音する機構の原理を説明するための概念構成図である。 入力音声の集音ブロック図である。 マイクロホンが入力音声を集音する機構の原理を説明するためのグラフである。 本実施形態におけるマイクロホンの感度特性の一例を示すグラフである。

以下に、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。
＜イヤホンマイクの構成＞

図１は、イヤホンマイクの外観斜視図である。イヤホンマイク１は、たとえば携帯電話機などの電子機器（不図示）に接続される放集音装置である。図１に示すように、イヤホンマイク１は、本体部２と、ケーブル４と、コネクタ５と、を備えている。

本体部２は、ユーザの耳に装着され、出力音声を放音するとともに、外部音源からの入力音声（たとえばユーザの話し声など）を集音する。この本体部２の具体的な構成については後に詳述する。ケーブル４は、本体部２とコネクタ５との間に接続され、イヤホンマイク１が接続される電子機器（不図示）と本体部２との間の信号をコネクタ５を介して送受信する信号線である。コネクタ５は、電子機器（不図示）のインターフェースに接続される入出力端子である。

図２は、イヤホンマイクがユーザの外耳道に装着された状態を示す図である。図２に示すように、イヤホンマイク１は、ユーザの耳ＥＡＲに装着され、電子機器（不図示）から出力される音声信号に基づく音声をユーザの鼓膜Ｅ１に向けて放音する。また、ユーザが発声する音声は口から発せられるだけではなく、その音声の一部は、頭蓋骨や顔の筋肉などを伝わって鼓膜Ｅ１から外耳道Ｅ２に放音される。イヤホンマイク１は、そのようなユーザの話し声などの音声（すなわち外部音源からの入力音声）を集音し、さらに、集音した音声に基づく音声信号を生成して電子機器（不図示）に出力する。なお、イヤホンマイク１が接続される電子機器は特に限定されない。

ここで、イヤホンマイク１からユーザの外耳道Ｅ２内に放音される出力音声は、ユーザの鼓膜Ｅ１や外耳道Ｅ２などで反響し、イヤホンマイク１にノイズとして入力される。以下では、このノイズをエコー成分と呼ぶ。イヤホンマイク１は、後述するように、このようなエコー成分に由来するノイズを抑制するためのエコー抑制機能を有している。そのため、イヤホンマイク１は、ノイズ（特に出力音声のエコー成分）が抑制された鮮明な音声を集音することができる。

次に、本体部２の構成について詳細に説明する。図３は、本体部の断面図である。また、図４は、ユーザの外耳道側から見た本体部の正面図である。また、図５は、本体部の側面図である。なお、図３は、図４の一点鎖線Ａ−Ａに沿う本体部２の断面構造を示している。

図３に示すように、本体部２は、スピーカ２１と、マイクロホン２２と、本体筐体２３と、イヤーパッド２５と、を含んで構成されている。

スピーカ２１は、出力音声を出力する放音孔２１ａを有する音声出力部である。スピーカ２１は、ケーブル４と電気的に接続され、ケーブル４及びコネクタ５を介して電子機器（不図示）から伝送される音声信号に基づく出力音声を出力する。なお、図３では、スピーカ２１の放音孔２１ａは本体筐体２３の長手方向と略垂直な方向に向いているが、スピーカ２１の向きは図３の例示に限定しない。スピーカ２１の向きは、たとえば本体筐体２３の長手方向と略平行な方向であってもよい。

マイクロホン２２は、本体筐体２３の長手方向に並んで配置される第１及び第２集音孔２２１ａ、２２１ｂを有する差動マイクロホンであり、ケーブル４と電気的に接続されている。このマイクロホン２２は、特に限定しないが、たとえば、ＭＥＭＳマイク、ＥＣＭマイクなどを用いることができる。マイクロホン２２は、第１集音孔２２１ａに入力される音声に基づいて第１音声信号を生成するとともに、第２集音孔２２１ｂに入力される音声に基づいて第２音声信号を生成する。また、マイクロホン２２は、第１集音孔２２１ａに入力される音声の音圧と、第２集音孔２２１ｂに入力される音声の音圧との差に基づく差分音声信号を生成する。マイクロホン２２は、これらの信号をケーブル４及びコネクタ５を介して電子機器（不図示）に出力する。

本体筐体２３には、１つのスピーカ２１と、マイクロホン２２とが搭載されている。また、本体筐体２３には、図３〜図５に示すように、挿通部２３ａが形成されている。この挿通部２３ａには、本体部２が図２のようにユーザの耳ＥＡＲに装着される際にユーザの鼓膜Ｅ１と対向する面に、図４に示すように、イヤホンマイク１に音声を入出力するための第１及び第２開口部２３１ａ、２３１ｂが同心円状に形成されている。

なお、挿通部２３ａに形成される第１及び第２開口部２３１ａ、２３１ｂの形状は特に限定されない。図６Ａ〜図６Ｄは、第２及び第３開口部の他の形成例を示す正面図である。第１及び第２開口部２３１ａ、２３１ｂは、図６Ａ〜図６Ｄに示すように、たとえば所定の距離離れた２つの開口であってもよい。また、第１及び第２開口部２３１ａ、２３１ｂの形状は、たとえば、半円形（図６Ａ参照）、円形（図６Ｂ参照）、四角形（図６Ｃ参照）及び三角形（図６Ｄ参照）などの多角形状であってもよい。また、第１及び第２開口部２３１ａ、２３１ｂの形状及びサイズは、ほぼ同じであってもよいし、それぞれ異なっていてもよい。

また、本体筐体２３の内部には、図３に示すように、第１及び第２音響空間２３２ａ、２３２ｂが形成されている。

第１音響空間２３２ａは、第１集音孔２２１ａ及び第１開口部２３１ａと連通し、第１集音孔２２１ａに入力される音声が伝播する音響空間である。第１音響空間２３２ａには、本体筐体２３の外部から第１開口部２３１ａを経由して音声が伝播する。この音声は、たとえば、スピーカ２１の出力音声のエコー成分、外部音源からの入力音声（たとえば鼓膜Ｅ１及び外耳道Ｅ２を経由して伝播するユーザの話し声など）などである。第１音響空間２３２ａはこれらの音声を第１集音孔２２１ａに導く。

第２音響空間２３２ｂは、第２集音孔２２１ｂ及び第２開口部２３１ｂと連通し、第２集音孔２２１ｂに入力される音声が伝播する音響空間である。この第２音響空間２３２ｂには、スピーカ２１が配置されている。そのため、スピーカ２１の出力音声は、第２音響空間２３２ｂ及び第２開口部２３１ｂを経由して本体筐体２３の外部に伝播するとともに、第２集音孔２２１ｂに直接入力される。

また、第１及び第２音響空間２３２ａ、２３２ｂは、第１及び第２開口部２２１ａ、２２１ｂを経由して伝播する音声に対して、ヘルムホルツ共振器７として機能する。ここで、ヘルムホルツ共振器７について簡単に説明しておく。図７は、ヘルムホルツ共振器の原理図である。ヘルムホルツ共振器７は、断面積Ｓの開口７１ａが形成された体積Ｖの容器７１と、開口７１ａに連通する長さＬの筒状の首部７２と、で構成される。外部から首部７２及び開口７１ａを経由して容器７１の内部に音声が伝播する際、その音声はヘルムホルツ共振周波数ｆで共振する。このヘルムホルツ共振周波数ｆは次の数式１で与えられる。
ｆ＝（Ｃ／２π）＊｛Ｓ／（Ｌ＊Ｖ）｝^1/2 （数式１）
なお、数式１において、Ｃは音速を示す。

数式１に示すように、ヘルムホルツ共振周波数ｆは、首部７２の断面積Ｓの平方根に比例し、首部７２の経路長Ｌの平方根に反比例する。特に、ヘルムホルツ共振周波数ｆは容器７１の体積Ｖの平方根に反比例する。そのため、容器７１の体積Ｖが小さいほど、ヘルムホルツ共振周波数ｆは高い周波数帯域に現れる。本実施形態では、本体筐体２３の長手方向から見た第１及び第２開口部２３１ａ、２３１ｂの断面積Ｓ１、Ｓ２がヘルムホルツ共振器７の開口７１ａの断面積Ｓに対応する。また、本体筐体２３の長手方向における第１及び第２開口部２３１ａ、２３１ｂの経路長Ｌ１、Ｌ２がヘルムホルツ共振器７の首部７２の経路長Ｌに対応する。また、第１及び第２音響空間２３２ａ、２３２ｂの体積Ｖ１、Ｖ２がヘルムホルツ共振器７の容器７１の体積Ｖに対応する。そのため、本体筐体２３の外部から第１及び第２開口部２３１ａ、２３１ｂを経由して第１及び第２音響空間２３２ａ、２３２ｂに伝播する音声は、上述の数式１により与えられるヘルムホルツ共振周波数ｆ１、ｆ２で共振する。

本実施形態では、第１音響空間２３２ａが連通する第１開口部２３１ａの断面積Ｓ１はたとえば０．７〜３．２（ｍｍ²）であり、本体筐体２３の長手方向における第１開口部２３１ａの経路長Ｌ１はたとえば０．２〜２．０（ｍｍ）である。また、第１音響空間２３２ａの体積Ｖ１はたとえば３．５〜６０（ｍｍ³）である。そのため、本体筐体２３の外部から第１開口部２３１ａを経由して第１音響空間２３２ａに伝播する音声のヘルムホルツ共振周波数ｆ１は、おおよそ４ｋＨｚ以上となり、マイクロホン２２が一般的に使用する周波数帯域（たとえば３００Ｈｚ〜３．４ｋＨｚ）外に現れる。

また、本実施形態では、第２音響空間２３２ｂが連通する第２開口部２３１ｂの断面積Ｓ２はたとえば０．７〜１２（ｍｍ²）であり、本体筐体２３の長手方向における第２開口部２３１ｂの経路長Ｌ２はたとえば０．２〜４．０（ｍｍ）である。また、第２音響空間２３２ｂの体積Ｖ２はたとえば３００〜２４００（ｍｍ³）である。そのため、本体筐体２３の外部から第２開口部２３１ｂを経由して第２音響空間２３２ｂに伝播する音声のヘルムホルツ共振周波数ｆ２は、マイクロホン２２が一般的に使用する周波数帯域内に現れる。

なお、第１及び第２音響空間２３２ａ、２３２ｂの体積比（Ｖ２／Ｖ１）は、上述の各体積Ｖ１、Ｖ２から導き出される範囲の数値をとり得るが、実際には、５．０〜８００の範囲にあることが望ましい。

このように、本実施形態では、第１音響空間２３２ａの体積Ｖ１は第２音響空間２３２ｂの体積Ｖ２よりも小さい。そのため、第１音響空間２３２ａでのヘルムホルツ共振周波数ｆ１は、第２音響空間２３２ｂでのヘルムホルツ共振周波数ｆ２よりも高い周波数帯域に現れる。

イヤーパッド２５は、たとえば樹脂材料を用いて形成されており、挿通部２３ａに被せられている。本体部２がユーザの耳ＥＡＲに装着される際（図２参照）、イヤーパッド２５は、挿通部２３ａはとともに、ユーザの外耳道Ｅ２内に挿通される。このとき、イヤーパッド２５は、挿通部２３ａとユーザの外耳道Ｅ２の開口部との間をほぼ隙間なく密閉する。そのため、挿通部２３ａと外耳道Ｅ２の開口部との間から入り込む外部の音をほぼ遮断することができる。
＜イヤホンマイクのエコー抑制機能＞

次に、イヤホンマイク１のエコー抑制機能について、スピーカ２１の出力音声がマイクロホン２２に集音される場合と、外部音源からの入力音声（たとえばユーザの話し声など）がマイクロホン２２に集音される場合と、に分けて説明する。
＜＜スピーカの出力音声がマイクロホンに集音される場合＞＞

まず、スピーカ２１の出力音声がマイクロホン２２に集音される場合について説明する。図８は、エコー成分を抑制する機構の原理を説明するための概念構成図である。また、図９は、出力音声の集音ブロック図である。また、図１０は、エコー成分を抑制する機構の原理を説明するためのグラフである。図１０の実線Ｃａは、第１集音孔２２１ａに入力される音声に対するマイクロホン２２の感度の周波数特性を示す特性曲線である。また、図１０の破線Ｃｂは、第２集音孔２２１ａに入力される音声に対するマイクロホン２２の感度の周波数特性を示す特性曲線である。なお、図１０では、エコー成分を抑制する機構の原理を理解し易くするために、理想的な状態における特性曲線Ｃａ、Ｃｂを示している。

図８及び図９に示すように、スピーカ２１から出力される音圧Ｐ１の出力音声は、スピーカ２１から第２音響空間２３２ｂ及び第２開口部２３１ｂを経由して外耳道Ｅ２に放音される。放音された出力音声は、ユーザの鼓膜Ｅ１及び外耳道Ｅ２の内壁などで反響される。反響された出力音声は、エコー成分として、第１開口部２３１ａを経由して第１音響空間２３２ａに伝播し、第１集音孔２２１ａに入力される。

このとき、ヘルムホルツの共振現象により、第１音響空間２３２ａに伝播するエコー成分のヘルムホルツ共振周波数ｆ１近傍の周波数帯域において、マイクロホン２２の感度が高くなる。しかしながら、第１音響空間２３２ａの体積は前述のように微小である。そのため、ヘルムホルツ共振周波数ｆ１は、図１０の特性曲線Ｃａが示すように、マイクロホン２２が集音する使用周波数帯域（たとえば３００Ｈｚ〜３．４ｋＨｚ）よりも高い周波数帯域に現れる。従って、マイクロホン２２の感度は、使用周波数帯域よりも高い周波数帯域では高くなるが、実質的に、使用周波数帯域では高くならずにフラットとなる。

一方、図８及び図９に示すように、スピーカ２１の出力音声は、第２音響空間２３２ｂ内においてスピーカ２１から直接第２音孔２２１ｂに入力される。そのため、第２集音孔２２１ｂに入力される出力音声は、ヘルムホルツの共振現象の影響を受けない。従って、図１０の特性曲線Ｃｂが示すように、使用周波数帯域を含む全ての周波数帯域において、マイクロホン２２の感度は高くならずにフラットとなる。

よって、マイクロホン２２の使用周波数帯域において、第１及び第２集音孔２２１ａ、２２１ｂに入力される音声が互いに弱め合うことにより、マイクロホン２２に入力されるスピーカ２１の出力音声のエコー成分を抑制することができる。
＜＜外部音源からの入力音声がマイクロホンに集音される場合＞＞

次に、外部音源からの入力音声（たとえばユーザの話し声など）がマイクロホン２２に集音される場合について説明する。図１１は、マイクロホンが入力音声を集音する機構の原理を説明するための概念構成図である。また、図１２は、入力音声の集音ブロック図である。また、図１３は、マイクロホンが入力音声を集音する機構の原理を説明するためのグラフである。図１３では、第１集音孔２２１ａに入力される音声に対するマイクロホン２２の感度の周波数特性を示す特性曲線Ｃａを実線で示している。また、第２集音孔２２１ｂに入力される音声に対するマイクロホン２２の感度の周波数特性を示す特性曲線Ｃｂを破線で示している。なお、図１３では、マイクロホン２２が入力音声を集音する機構の原理を理解し易くするために、理想的な状態における特性曲線Ｃａ、Ｃｂを示している。

図１１及び図１２に示すように、イヤホンマイク１が図２のようにユーザの外耳道Ｅ２に装着されるとき、音圧Ｐ２の入力音声が鼓膜Ｅ１及び外耳道Ｅ２から第１開口部２３１ａを経由して第１音響空間２３２ａに伝播し、第１集音孔２２１ａに入力される。

このとき、ヘルムホルツの共振現象により、第１音響空間２３２ａに伝播する入力音声のヘルムホルツ共振周波数ｆ１近傍の周波数帯域において、マイクロホン２２の感度が高くなる。しかしながら、第１音響空間２３２ａの体積は前述のように微小である。そのため、ヘルムホルツ共振周波数ｆ１は、図１３の特性曲線Ｃａが示すように、マイクロホン２２が集音する使用周波数帯域よりも高い周波数帯域に現れる。従って、マイクロホン２２の感度は、使用周波数帯域外では高くなるが、実質的に、使用周波数帯域では高くならずにフラットとなる。

一方、図１１及び図１２に示すように、音圧Ｐ２の入力音声は鼓膜Ｅ１及び外耳道Ｅ２から第２開口部２３１ｂを経由して第２音響空間２３２ｂに伝播し、第２集音孔２２１ｂにも入力される。

このとき、ヘルムホルツの共振現象により、第２音響空間２３２ｂに伝播する入力音声のヘルムホルツ共振周波数ｆ２近傍の周波数帯域において、マイクロホン２２の感度が高くなる。ここで、前述のように、第２音響空間２３２ｂの体積Ｖ２は第１音響空間２３２ａの体積Ｖ１と比較しても非常に大きい。そのため、ヘルムホルツ共振周波数ｆ２は、図１３の特性曲線Ｃｂが示すように、マイクロホン２２が集音する使用周波数帯域内に現れる。従って、使用周波数帯域におけるマイクロホン２２の感度は高くなる。

よって、少なくともマイクロホン２２の使用周波数帯域において、第１及び第２集音孔２２１ａ、２２１ｂに入力される入力音声に対するマイクロホン２２の感度の差が大きく現れる。そのため、第１及び第２集音孔２２１ａ、２２１ｂに入力される入力音声が互いに打ち消し合うことがない。従って、マイクロホン２２は入力音声を集音することができる。すなわち、イヤホンマイク１は、外部音源からの入力音声（ユーザの話し声など）を電子機器（不図示）に送話することができる。
＜＜エコー成分の抑制＞＞

実際には、マイクロホン２２では、スピーカ２１の出力音声と、外部音源からの入力音声（ユーザの話し声など）とが同時に集音される。図１４は、本実施形態におけるマイクロホンの感度特性の一例を示すグラフである。図１４の実線Ｃ１は、マイクロホン２２にスピーカ２１の出力音声（又はそのエコー成分）が入力される際のマイクロホン２２の感度の周波数特性の一例を示す特性曲線である。また、実線Ｃ２は、マイクロホン２２に外部音源からの入力音声（ユーザの入力音声）が入力される際のマイクロホン２２の感度の周波数特性の一例を示す特性曲線である。破線Ｃ３は、イヤホンマイク１が耳に装着される場合での入力音声に対するマイクロホン２２の感度の周波数特性の一例を示す特性曲線である。

図１４では、第２音響空間２３２ｂでのヘルムホルツ共振周波数ｆ２付近の周波数帯域において、特性曲線Ｃ１の感度は特性曲線Ｃ２及びＣ３よりも１０（ｄＢ）以上低くなっている。よって、イヤホンマイク１は良好なエコー抑制機能を発揮している。

また、特性曲線Ｃ２及びＣ３では、１ｋＨｚ付近にヘルムホルツ共振周波数ｆ２があるため、ヘルムホルツ共振周波数ｆ２付近の周波数帯域（たとえば１〜２ｋＨｚ）において、大きな感度が得られている。よって、イヤホンマイク１は、外部音源からの入力音声をマイクロホン２２の感度に応じた音圧レベルで電子機器に送話することができる。

なお、特性曲線Ｃ２では、マイクロホン２２の低周波数側の感度は高周波数側よりも低くなっているが、実際には問題ない。イヤホンマイク１が耳に装着される場合（図２参照）には図１４の特性曲線Ｃ３のように、低周波数側の感度が高くなるためである。

以上、本実施形態では、イヤホンマイク１は、１つのスピーカ２１と、第１及び第２集音孔２２１ａ、２２１ｂを有するマイクロホン２２（差動マイクロホン）と、本体筐体２３と、を備える。本体筐体２３には、外部に連通する第１及び第２開口部２３１ａ、２３１ｂと、第１開口部２３１ａに連通する第１音響空間２３２ａと、第２開口部２３１ｂに連通する第２音響空間２３２ｂとが形成される。第１音響空間２３２ａには、第１集音孔２２１ａに入力される音声が伝播する。第２音響空間２３２ｂには、スピーカ２１が配置されるとともに、第２集音孔２２１ｂに入力される音声が伝播する。また、第２音響空間２３２ｂは、第２開口部２３１ｂを経由して伝播する音声に対してヘルムホルツ共振器７として機能する。

この構成では、イヤホンマイク１は１つのスピーカ２１を備える。また、第１及び第２音響空間２３２ａ、２３２ｂはそれぞれ第１及び第２開口部２３１ａ、２３１ｂを介して本体筐体２３の外部に連通する。また、第２音響空間２３２ｂにはスピーカ２１が配置される。また、第２音響空間２３２ｂは、第２開口部２３１ｂを経由して伝播する音声に対してヘルムホルツ共振器７として機能する。そのため、外部音源からの入力音声は、第２音響空間２３２ｂにて共振した後、第２集音孔２２１ｂに入力される。このとき、第２音響空間２３２ｂでのヘルムホルツ共振周波数ｆ２付近の周波数帯域では、第１及び第２集音孔２２１ａ、２２１ｂに入力される入力音声の音圧に差が生じる。従って、第１及び第２集音孔２２１ａ、２２１ｂに入力される入力音声は、互いに打ち消し合うことなく、マイクロホン２２に集音される。また、スピーカ２１の出力音声は、第２音響空間２３２ｂ、第２開口部２３１ｂ、本体筐体２３の外部、第１開口部２３１ａ、及び第１音響空間２３２ａを経由して、第１集音孔２２１ａに入力される。また、出力音声は、第２音響空間２３２ｂ内において第２集音孔２２１ｂに直接入力される。そして、第１及び第２集音孔２２１ａ、２２１ｂに入力されるスピーカ２１の出力音声が互いに弱め合うことにより、出力音声の集音が抑制される。従って、イヤホンマイク１は、複数のスピーカ２１を必要とすることなく、スピーカ２１の出力音声のエコー抑制機能を実現することができる。さらに、イヤホンマイク１は、スピーカ２１の出力音声に由来するノイズ（エコー成分）を抑制しつつ、入力音声を送話することができる。従って、小型化が可能で安価なエコー抑制機能を有するイヤホンマイク１を提供することができる。

また、本実施形態では、第１音響空間２３２ａは、第１開口部２３１ａを経由して伝播する音声に対してヘルムホルツ共振器７として機能する。また、第２音響空間２３２ｂの体積Ｖ２は第１音響空間２３２ａよりも大きくなる。

この構成では、本体筐体２３の外部から第１及び第２開口部２３１ａ、２３１ｂを経由して第１及び第２音響空間２３２ａ、２３２ｂに伝播する音声はヘルムホルツ共振により共振する。さらに、第２音響空間２３２ｂの体積Ｖ２は第１音響空間２３２ａの体積Ｖ１よりも大きい。そのため、第１及び第２音響空間２３２ａ、２３２ｂの体積比（Ｖ２／Ｖ１）により、第１音響空間２３２ａのヘルムホルツ共振周波数ｆ１は、第２音響空間２３２ｂのヘルムホルツ共振周波数ｆ２よりも高い周波数帯域に現れる。従って、第２音響空間２３２ｂのヘルムホルツ共振周波数ｆ２を含む周波数帯域において、第１及び第２集音孔２２１ａ、２２１ｂに入力される外部音源からの入力音声を互いに打ち消し合わせないようにすることができる。なお、スピーカ２１が第２音響空間２３２ｂに配置されているため、第２集音孔２２１ｂに入力されるスピーカ２１の出力音声は共振しない。従って、上述の周波数帯域において、第１及び第２集音孔２２１ａ、２２１ｂに入力されるスピーカ２１の出力音声を互いに弱め合わせることができる。よって、イヤホンマイク１は、スピーカ２１の出力音声に由来するノイズを抑制しつつ、マイクロホン２２に入力される外部音源からの入力音声を送話することができる。

さらに、本実施形態では、第１及び第２音響空間２３２ａ、２３２ｂの体積比（Ｖ２／Ｖ１）は、第１開口部２３１ａを経由して第１音響空間２３２ａに伝播する音声が少なくとも所定の周波数帯域内で共振しないように設定される。且つ、体積比（Ｖ２／Ｖ１）は、第２開口部２３１ｂを経由して第２音響空間２３２ｂを伝播する音声が所定の周波数帯域内で共振するように設定される。こうすれば、所定の周波数領域において、第１及び第２集音孔２２１ａ、２２１ｂに入力される外部音源からの入力音声を互いに打ち消し合わせないようにすることができる。さらに、第１及び第２集音孔２２１ａ、２２１ｂに入力されるスピーカ２１の出力音声を互いに弱め合わせることができる。従って、イヤホンマイク１は、たとえばマイクロホン２２の使用周波数帯域などの所定の周波数領域において、エコー抑制機能を実現することができる。

また、本実施形態では、第１音響空間２３２ａに対する第２音響空間２３２ｂの体積比（Ｖ２／Ｖ１）は５以上且つ８００以下であることが望ましい。こうすれば、第１及び第２開口部２３１ａ、２３１ｂを経由して第１及び第２音響空間２３２ａ、２３２ｂに伝播する音声に対して、第１音響空間２３２ａでのヘルムホルツ共振周波数ｆ１を、第２音響空間２３２ｂでのヘルムホルツ共振周波数ｆ２よりも十分に大きくすることができる。従って、イヤホンマイク１はエコー抑制機能を確実に実現することができる。

また、本実施形態では、第１開口部２３１ａを経由して第１音響空間２３２ａに伝播する音声のヘルムホルツ共振周波数ｆ１は４ｋＨｚ以上である。また、第２開口部２３１ｂを経由して第２音響空間２３２ｂに伝播する音声のヘルムホルツ共振周波数ｆ２は１ｋＨｚ以上且つ２ｋＨｚ以下である。こうすれば、第１開口部２３１ａを経由して第１音響空間２３２ａに伝播する音声のヘルムホルツ共振周波数ｆ１をマイクロホン２２の使用周波数帯域（たとえば３００Ｈｚ〜３．４Ｈｚ）外とすることができる。さらに、第２開口部２３１ｂを経由して第２音響空間２３２ｂに伝播する音声のヘルムホルツ共振周波数ｆ２をマイクロホン２２の使用周波数帯域内とすることができる。従って、マイクロホン２２の使用周波数帯域において、イヤホンマイク１は、スピーカ２１の出力音声に由来するノイズを抑制しつつ、マイクロホン２２に入力される外部音源からの入力音声を送話することができる。

以上、本発明の実施形態について説明した。なお、上述の実施形態は例示であり、その各構成要素や各処理の組み合わせに色々な変形が可能であり、本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

たとえば、上述の実施形態において、本体部２には２つの集音孔２２１ａ、２２１ｂを有するマイクロホン２２を内蔵しているが、本発明の適用範囲はこの例示に限定されない、マイクロホン２２は、第１集音孔２２１ａを有する第１マイクロホンと、第２集音孔２２１ｂを有する第２マイクロホンとで構成されてもよい。また、イヤホンマイク１は、図示しない制御回路部により、第１及び第２音声信号に基づく差分音声信号を生成してもよい。或いは、イヤホンマイク１が接続される電子機器（不図示）により、差分音声信号が生成されてもよい。

また、上述の実施形態では、図１のようにイヤホンマイク１は本体部２を１つ備えているが、本発明の定期用範囲はこの構成に限定されない。イヤホンマイク１は、本体部２を２つ備えていてもよい。さらに、２つの本体部２のうちの一方はエコー抑制機能を有していなくてもよい。言い換えると、一方では、スピーカ２１は搭載されるが、マイクロホン２２を搭載されない構成であってもよい。こうすれば、ユーザは、両方の耳でイヤホンマイク１の出力音声を聴くことができる。

また、上述の実施形態では、第１音響空間２３２ａはヘルムホルツ共振器７として機能しているが、本発明の定期用範囲はこの構成に限定されない。第１音響空間２３２ａは円筒共振器として機能する音響空間であってもよい。なお、このような場合であっても、第１音響空間２３２ａは微小であるため、図１０及び図１３と同様に、第１音響空間２３２ａでの共振周波数ｆ１はマイクロホン２２の使用周波数帯域外に現れる。従って、スピーカ２１の出力音声に対するエコー抑制機能を実現できるとともに、エコー抑制機能により出力音声のエコー成分を抑制した入力音声を電子機器（不図示）に送話することができる。

１ イヤホンマイク
２ 本体部
２１ スピーカ
２１ａ 放音孔
２２ マイクロホン
２２１ａ 第１集音孔
２２１ｂ 第２集音孔
２３ 本体筐体
２３ａ 挿通部
２３１ａ 第１開口部
２３１ｂ 第２開口部
２３２ａ 第１音響空間
２３２ｂ 第２音響空間
２５ イヤーパッド
４ ケーブル
５ コネクタ
７ ヘルムホルツ共振器
７１ 容器
７１ａ 開口
７２ 首部
ＥＡＲ 耳
Ｅ１ 鼓膜
Ｅ２ 外耳道

Claims (5)

1. １つのスピーカと、第１及び第２集音孔を有する差動マイクロホンと、本体筐体とを備え、
   前記本体筐体には、外部に連通する第１及び第２開口部と、第１開口部に連通する第１音響空間と、第２開口部に連通する第２音響空間とが形成され、
   第１音響空間には、第１集音孔に入力される音声が伝播し、
   第２音響空間には、前記スピーカが配置されるとともに、第２集音孔に入力される音声が伝播し、
   第２音響空間は、第２開口部を経由して伝播する音声に対してヘルムホルツ共振器として機能することを特徴とするイヤホンマイク。
2. 第１音響空間は、第１開口部を経由して伝播する音声に対してヘルムホルツ共振器として機能し、
   第２音響空間の体積は第１音響空間よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載のイヤホンマイク。
3. 第１及び第２音響空間の体積比は、
   第１開口部を経由して第１音響空間に伝播する音声が少なくとも所定の周波数帯域内で共振せず、
   第２開口部を経由して第２音響空間に伝播する音声が前記所定の周波数帯域内で共振するように設定されることを特徴とする請求項２に記載のイヤホンマイク。
4. 第１音響空間に対する第２音響空間の前記体積比は５以上且つ８００以下であることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載のイヤホンマイク。
5. 第１開口部を経由して第１音響空間に伝播する音声の共振周波数は４ｋＨｚ以上であり、
   第２開口部を経由して第２音響空間に伝播する音声の共振周波数は１ｋＨｚ以上且つ２ｋＨｚ以下であることを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載のイヤホンマイク。

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