JPH02252399A - 可聴信号聴取装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、例えば携帯用ヘッドホンプレーヤ。

飛行機やヘリコプタ等の操縦土用交信装置、電話機の受
話器等に用いて好適であり、特に外部からの騒音を低減
し、所望の可聴信号のみを聴取し易くした可聴信号聴取
装置に関する。

〔発明の概要〕

本発明にかかる可聴信号聴取装置は、装着時において耳
の近傍に外部騒音を収音するマイクロホン等の音響−電
気変換手段及び発音手段であるヘッドホンユニット等の
電気−音響変換手段を設け、該マイクロホンからヘッド
ホンユニットまでの間の特性を、外部騒音が耳道に到達
する間の音響的な周波数特性と対応し且つ位相を反転さ
せるような特性とし、例えば携帯用ヘッドホンプレーヤ
等からの再生信号のような電気的な可聴周波数信号（可
聴信号）と加算して上記ヘッドホンユニットより同時に
発音することにより、外部から耳道に到達する外部騒音
が低減され、上記再生信号等の所望の可聴信号のみを明
瞭に聴取することができるようなものである。

〔従来の技術〕

従来、外部騒音の高い場所で携帯用ヘッドホンプレーヤ
等からの再生信号をヘッドホン装置等で聴取する場合、
外部騒音が高いと上記再生信号が開き取り難いため、ポ
リニウムを上げて音響的な再生信号のレベルが高くなる
ようにして聴取していた。

また、ヘリコプタや飛行機の操縦士が管制塔等と交信を
行う場合、コックピット内はエンジンの騒音等、高い騒
音にさらされており交信内容が聞き取り難い場合がある
。このため、操縦士はヘッドホンカップを側頭部に押し
付け、外部騒音が側頭部とヘッドホンカップとの間隙か
ら入ってこないようにした、所謂耳当て型のヘッドホン
装置を装着して交信を行っていた。

更に、公衆電話等で外部騒音が高い場合は、相手方とお
互いに大きな声で喋る等して会話をしていた。

ところで、このような音楽や音声等の可聴周波数帯域の
信号（可聴信号）の聞き取りの妨害となる外部騒音を低
減するような装置として、例えば特開昭６２−０２７９
８号公報のヘッドホンに開示されているようなアクティ
ブ型のヘッドホン装置も知られている。

このアクティブ型のヘッドホン装置は、外部騒音をマイ
クロホンユニットにて電気信号に変換して、逆位相で帰
還することに″よって、上記ヘッドホンユニット近傍の
雑音を低減することにより、音声信号等の可聴信号を聞
き取り易くしたものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、上記携帯用ヘッドホンプレーヤのボリュウムを
外部騒音以上に上げて音響再生信号を聴取していては、
周囲に該音響再生信号が漏れ、迷惑となったり聴覚に支
障をきたしたりする。

上記操縦士が交信時に用いる耳あて型のヘッドホン装置
は、ヘッドホンカップと側頭部との隙間から混入する外
部騒音を低減するため、該ヘッドホンカップを側頭部に
強く押し当てていなければならず頭部に圧迫感を生じ、
また、ヘッドホン装置自体も大きく、且つ、重いものと
なるため長時間の使用には耐え難いものであった。

また、上記電話器の場合は、周囲の騒音に影響されず会
話ができるような電話器の開発が望まれている。

さらに、上記アクティブ型のヘッドホン装置の場合、帰
還ループによる動作の不安定性が残存し、発振等の悪影
響が生ずる虞れがある。

本発明は上述の課題に鑑みてなされたものであり、外部
から耳道に到達する外部騒音を低減し所望の可聴信号を
明瞭に聴取することのできるような可聴信号聴取装置の
提供を目的とする。

本発明にかかる可聴信号聴取装置は上述の課題を解決す
るために、装着時において耳の近傍に設けられ、外部騒
音を収音する音響−電気変換手段であるマイクロホン２
と、所定の位相特性１周波数特性を有し上記音響−電気
変換手段であるマイクロホン２からの出力信号が供給さ
れる特性伝達手段１５（制御回路３及び増幅回路４）と
、この特性伝達手段１５からの電気的な信号と外部から
の電気的な可聴信号とを加算する加算器５と、耳の近傍
に設けられ、上記加算器５からの信号を音響信号に変換
する電気−音響変換手段である発音手段６とを有し、上
記音響−電気変換手段であるマイクロホン２から電気−
音響変換手段である発音手段６までの間の特性を、外部
騒音が耳道に到達する間の音響的な周波数特性に対応し
且つ位相を反転させるような特性とすることを特徴とし
ている。

〔作　用〕

〔課題を解決するための手段〕 本発明にかかる可聴信号聴取装置は、マイクロホン２か
ら発音手段６までの間の特性を、外部騒音が耳道に到達
する間の音響的な周波数特性に対応し且つ位相を反転さ
せるような特性としであるため、上記マイクロホン２で
外部騒音を収音し、可聴信号（例えば携帯用ヘッドホン
プレーヤからのオーディオ再生信号）と加算して上記発
音手段６より発音することにより、外部から耳道に到達
する外部騒音を低減し、上記可聴信号（オーディオ信号
等）を明瞭に聴取することができる。

〔実施例〕

以下、本発明にかかる可聴信号聴取装置の実施例につい
て図面を参照しながら説明する。

第１図は本発明にかかる可聴信号聴取装置の基本構成を
示す概略的なブロック図である。

この第１図において、音響入力端１を介して音響的な外
部騒音が音響−電気変換手段であるマイクロホン２に供
給されることにより、該外部騒音が電気的な信号に変換
される。このマイクロホン２からの出力信号は、制御回
路３及び増幅回路４から成る特性伝達手段１５の、該制
御回路３に供給されている。この制御回路３はマイクロ
ホン２から発音手段６までの間の回路全体として、外部
騒音が耳に到達する間の音響的な周波数特性に対応し且
つ位相を反転させるような周波数特性及び位相特性を実
現するためのものである。制御回路３からの出力信号は
増幅回路４で増幅されて加算器５に供給される。この加
算器５には、別に、入力端子７を介して増幅回路８で増
幅された外部からの電気的な可聴信号が入力されている
。この可聴信号とは、聴取しようとする可聴周波数帯域
の音声信号や音楽信号のことであり、例えば、飛行機等
の操縦士が地上と交信する際の交信相手の声や、電話の
通話相手の声等、あるいはヘッドホンプレーヤからのオ
ーディオ再生信号等である。上記加算器５は上記増幅さ
れた制御回路３からの出力信号と、上記可聴信号を加算
（電気的に加算）して発音手段６に供給する０発音手段
６は、加算器５から供給された増幅回路４及び増幅回路
８からの出力信号を電気−音響変換し音響信号とじて発
音する。この発音された音響信号は、音響特性ブロック
１０からの音響的な信号と加算手段９において加算（音
響的に加算）され、耳道に相当する音響出力端１１に供
給される。ここで、上記音響特性ブロック１０は、音響
入力端１と音響出力端１１との間の音響特性を示してい
る。すなわち、外部騒音が耳道に到達するまでに、例え
ば耳や頭の形状により、または、該発音手段６を介した
りするため周波数スペクトルが変化する。この音響的な
周波数特性を音響回路的なブロックとして表したもので
ある。

次に、本発明の第１の実施例として、上記入力端子７に
供給される可聴信号が携帯用ヘッドホンプレーヤからの
再生信号の場合を説明する。

第２図は当該実施例の可聴信号聴取装置を携帯用ヘッド
ホンプレーヤの再生信号聴取用のインナ型ヘッドホン装
置に適用した具体例の使用状態を示す外観図であり、第
３図は第２図のＡ−Ａ線断面図である。なお、この第２
図及び第３図において第１図と同様の箇所には同符号を
付した。二の場合の第１図に示す発音手段６は、ヘッド
ホンユニット２５に該当する。

この第２図及び第３図において、インナ型ヘッドホン装
置は、発音体２５ｂが内蔵されたヘッドホンユニット２
５の筐体２５ａにマイクロホン２を取り付けることによ
り、ヘッドホン装置を耳２１に装着したときに発音体２
５ｂ及びマイクロホン２が該耳２１の近傍に配置される
ようになっている。そして、発音体２５ｂをメツシュ２
５ｃで覆い、発音体２５ｂに接続されているリード線２
５ｄ及びマイクロホン２に接続されているリード線２ａ
をリード引き出し部２５ｅから引き出している。

このようなインナ型ヘッドホン装置を耳２１に装着した
状態において、外部騒音は耳道２２の近傍に設けられた
マイクロホン２により収音され、音響−電気変換され電
気的な騒音信号となって、第１図に示す特性伝達手段１
５の制御回路３に入力される。

制御回路３は、上述のような周波数特性及び位相持性の
下にマイクロホン２からの出力信号を制御する。この制
御回路３からの出力信号は、所定のゲインを有する増幅
回路４により増幅され第１の電気信号として加算器５に
供給される。加算器５には、別に携帯用ヘッドホンプレ
ーヤからの再生信号である第２の電気信号が供給されて
おり、該加算器５において上記第１の電気信号と第２の
電器信号が加算（電気的に加算）され、電気−音響変換
手段の発音手段６であるヘッドホンユニット２５より音
響的な信号に変換され発音される。

この音響信号は、上記耳道２２内において上記音響特性
ブロック１０を介した外部騒音と加算（音響的に加算）
される、このとき、ヘッドホンユニット２５から発音さ
れた音響信号のうちの上記第１の電気信号に対応する音
響成分は、上記音響特性ブロック１０を介した外部から
耳道２２に到達する外部騒音と同じ周波数スペクトルを
有し且つ位相が逆であるため、該外部騒音を打ち消す働
きをする。このため、上記第２の電気信号（可聴信号）
に対応する音響成分のみを明瞭に聴取することができる
。

すなわち、上記音響入力端１の音圧をＮ、マイクロホン
２の伝達関数をＭ、制御回路３の伝達関数をβ、増幅回
路４の伝達関数をＡ１．発音手段６であるヘッドホンユ
ニット２５の伝達関数をＨ入力端子７の入力信号（再生
信号）をＳ、増幅回路８の伝達関数をＡｚ、音響特性回
路ｌＯの伝達関数をＦ、音響出力端１１の音圧をＰで表
わすとき、音圧Ｐは、 Ｐ＝Ａ、Ｈ３＋（Ｆ＋Ａ、ＨＭβ）Ｎ と表される。なお、各伝達関数Ｍ、β、Ａ、、Ａ、、Ｈ
，Ｆについては周波数領域で表している。耳道２２の音
圧Ｐを音声信号のみにするためには、外部騒音の音圧Ｎ
の係数を０にすればよい。従９て、制御回路３の伝達関
数βは、 Ｆ＋Ａ、ＨＭβ＝０ 、．β＝−Ｆ／Ａ、８Ｍ という特性にすればよい。

ここで、第２図及び第３図に示す具体例のように、マイ
クロホン２が耳道２２の近傍に設けられている場合には
、第４図に示す音響特性ブロック１０の周波数特性Ｆに
対して、上記マイクロホン２の周波数特性Ｍは、第５図
に示すように略々等しく　　（Ｆ！＝ｉＭ）なり、この
とき、βζ−１／Ａ、Ｈとなる。すなわち、これらの周
波数特性Ｍ及びＦの比Ｍ／Ｆは、第６図に示すように約
１．５ＫＨｚまで略々フラットであるため、制御回路３
（特性β）としては、上述のように位相を反転させるだ
け、もしくは、ヘッドホンユニット６の伝達特性Ｈを簡
単に補正する程度で外部から耳道２２に到達する外部騒
音を打ち消すことができる。従って、簡単な構成にて音
響的な可聴信号（再生信号）のみを明瞭に聴取すること
ができる。

なお、上記加算器５は加算器１２に示すように、増幅回
路４の前段に設けてもよい。

以上の説明から明らかなように、発音手段６であるヘッ
ドホンユニット２５の耳道に近い位置に音響−電気変換
手段であるマイクロホン２等を設置し外部騒音を収音し
て、この外部騒音が耳道に到達するときと同じ周波数ス
ペクトルで逆位相となるような信号を電気的につくりだ
し、携帯用ヘッドホンプレーヤ等からの再生信号と加算
して、同時に電気−音響変換手段であるヘッドホンユニ
ット等より発音することにより、外部騒音を低減するこ
とができ、外部騒音の高い場所でもボリュームを必要以
上に上げることなく携帯用ヘッドホンプレーヤからの可
聴信号（音響的な再生信号）のみを明瞭に聴取すること
ができる。

次に本発明の第２の実施例として上記入力端子７から入
力される再生信号が、飛行機やヘリコプタの操縦士の交
信信号の場合を説明する。

第７図は当該実施例の可聴信号聴取装置を耳あて型のヘ
ッドホン装置であり、飛行機やヘリコプタの操縦士の使
用する交信装置、所謂ヘッドセットに適用した具体例の
使用状態を示す断面図である。なお、この第７図におい
て第１図と同様の箇所には同符号を付した。そして、こ
の場合の第１図に示す発音手段６はヘッドホンユニット
７０に１亥当する。

この第７図おいてへラドセットは、ヘッドホンカップ７
１に外部騒音を収音するマイクロホン２及び、例えば管
制塔等からの受信信号が発音されるヘッドホンユニット
７０が内蔵されている。ヘッドホンカップ７１の側頭部
との接触部にはイアバット７２が設けられており、また
、該ヘッドホンカップ７１の外側にはバー７４が取り付
けられており、その先端には送信用マイクロホン７３が
取り付けられている。

この場合の概略的な回路構成も第１図に示したものと同
様である。すなわち、第１図及び第７図において、音響
入力端１を介してマイクロホン２がエンジンの騒音等の
外部騒音を収音し、これを電気的な信号に変換し、制御
回路３において、該外部騒音が耳道に到達するときと同
じ周波数スペクトルで逆位相となるような信号を電気的
につくりだし、これを増幅回路４で増幅し、第１の電気
信号として加算器５に供給する。加算器５には、別に入
力端子７を介して増幅回路８で増幅された、例えば管制
塔等からの交信信号（音声信号）が第２の電気信号とし
て供給されており、該加算器５は上記第１の電気信号及
び第２の電気信号を加算してヘッドホンユニット７０に
供給する。ヘッドホンユニット７０では、上記管制塔か
らの交信信号である第２の電気信号を電気−音響変換し
て発音すると同時に、上記マイクロホン２からヘッドホ
ンユニット７０までの間に、耳道２２に到達する外部騒
音（上記エンジンの騒音等）の周波数スペクトルと同じ
周波数スペクトルで逆の位相となるように制御された第
１の電気信号を電気−音響変換し音響信号として発音す
ることにより、該外部騒音は打ち消され、交信信号であ
る可聴信号のみを明瞭に聴取することができる。

なお、上記第７図において第１図、第２図、第３図と同
様の箇所には同一の符号を付して説明を省略した。

そして、ヘッドセットの場合イヤパッド７２があるが、
上記音響特性ブロック１０の周波数特性Ｆは低域（約Ｉ
Ｋ）ｔｚ以下）では該イヤパッド７２の影響はほとんど
なく、マイクロホン２を耳道２２に近い位置に設置する
ことにより上述のように上記ＦとＭの周波数特性が略々
等しくなり、上記制御Ｂ回路３において収音した外部騒
音の位相を反転させるだけ、もしくは、ヘッドホンユニ
ット６の伝達特性Ｈを簡単に補正する程度で外部騒音を
打ち消すことができる。

また、側頭部をヘッドホンカップ（イヤパッド７１等）
で押さえつけ、側圧によって外部騒音を遮断する必要が
ないため、不快な装着感なく長時間の使用にも耐えられ
る。

次に本発明の第３の実施例として上記入力端子７から入
力される再生信号が、電話の相手方からの受話信号の場
合を説明する。

第８図は当該実施例の可聴信号聴取装置を電話器の送受
話器、いわゆるハンドセットに適用した具体例の使用状
態を示す一部切り欠き斜視図である。なお、この第８図
において第１図と同様の箇所には同符号を付した。そし
て、この場合の第１図に示す発音手段６はスピーカユニ
ット８４に該当する。

この第８図においてハンドセットは、グリップ８１の両
端部分に受話口８２と送話口８３が設けられている。上
記受話口８２には、受信した受話信号及び後に説明する
外部騒音と同じ周波数スペクトルで逆位相の音響信号を
同時に発音するスピーカユニット８４が内蔵されており
、グリップ８１の該スピーカユニット８４の近傍に外部
騒音を収音するマイクロホン２が内蔵されている。また
、上記送話口８３には送話用のマイクロホン８５が内蔵
されている。

この場合の概略的な回路構成も第１図と同様である。す
なわち、第１図及び第８図において、音響入力端１を介
してマイクロホン２が車のエンジン音等の環境騒音であ
る外部騒音を収音し、これを電気的な信号に変換し、制
御回路３において、該外部騒音が耳道に到達するときと
同じ周波数スペクトルで逆位相となるような信号を電気
的につくりだし、これを増幅回路４で増幅し、第１の電
気信号として加算器５に供給する。加算器５には、別に
入力端子７を介して増幅回路８で増幅された、相手方か
らの受話信号が第２の電気信号として供給されており、
該加算器５は上記第１の電気信号及び第２の電気信号を
加算して第１図に示す発音手段６であるスピーカユニッ
ト８２に供給する。

スピーカユニット８２では、上記受話信号である第２の
電気信号を電気−音響変換して発音すると同時に、上記
マイクロホン２からヘッドホンユニット７０までの間に
、耳道２２に到達する外部騒音の周波数スペクトルと同
じ周波数スペクトルで逆の位相となるように制御された
第１の電気信号を電気−音響変換し音響信号として発音
することにより、該外部騒音は打ち消され、受話信号で
ある可聴信号のみを明瞭に聴取することができる。

この場合もマイクロホン２を耳道２２に近い位置に設置
することにより上述のように上記ＦとＭの周波数特性が
略々等しくなり、スピーカユニット８４の伝達特性Ｈを
簡単に補正する程度で外部騒音を打ち消すことができる
。

なお、上記第８図において第１図、第２図、第３図と同
様の箇所には同一の符号を付して説明を省略した。

このように、電話器のハンドセットに本発明にかかる可
聴信号聴取装置を適用することによって、外部騒音に影
響されることなく会話をすることができる。

なお、本発明にかかる可聴信号聴取装置は、上述の実施
例のみに限定されるものではなく、この他、例えば工事
現場等の高騒音下で使用するトランシーバやヘッドホン
付きヘルメット等に適用することも容易に実現できる。

〔発明の効果〕

本発明にかかる可聴信号聴取装置は、装着時において耳
の近傍に音響−電気変換手段及び電気−音響変換手段を
設け、外部騒音を上記音響−電気変換手段で収音し、外
部から耳道に到達する外部騒音と同じ周波数スペクトル
だが逆位相の信号となるように制御し、このように制御
した第１の信号と、例えば携帯用ヘッドホンプレーヤ等
外部からの電気的な可聴信号とを加算して、同時に発音
手段である上記電気−音響変換手段より発音することに
より、この発音された音響信号中の上記第１の信号に対
応する音響信号成分が外部から耳道に到達する外部騒音
を低減するため、上記可聴信号のみを明瞭に聴取するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明にかかる可聴信号聴取装置の基本構成を
示すブロック図、第２図は本発明の可聴信号聴取装置を
インナ型のヘッドホン装置に適用した場合の使用状態を
示す背面図、第３図は第２図のＡ−Ａ線断面図、第４図
は音響特性ブロックの出力周波数特性図、第５図はマイ
クロホンの出力周波数特性図、第６図はマイクロホンの
周波数特性Ｍと音響特性ブロックの周波数特性Ｆの比を
示すＭ／Ｆ周波数特性図、第７図は本発明の可聴信号聴
取装置をヘッドセットに適用した場合の使用状態を示す
断面図、第８図は本発明の可聴信号聴取装置を電話器の
ハンドセットに適用した場合の使用状態を示す一部切り
欠き斜視図である。 ■・・・・・・・・音響入力端 ２・・・・・・・・マイクロホン ３・・・・・・・・制御回路 ４．８・・・・増幅回路 ５．１２・・加算器 ６・・・・・・・・発音手段 ７・・・・・・・・入力端子 ９・・・・・・・・加算手段 １０・・・・・・音響特性ブロック １１・・・・・・音響出力端

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 装着時において耳の近傍に設けられ、外部騒音を収音す
   る音響−電気変換手段と、 所定の位相特性、周波数特性を有し上記音響−電気変換
   手段からの出力信号が供給される特性伝達手段と、 上記伝達特性手段からの電気的な信号と外部からの電気
   的な可聴信号とを加算する加算器と、耳の近傍に設けら
   れ、上記加算器からの信号を音響信号に変換する電気−
   音響変換手段とを有し、上記音響−電気変換手段から電
   気−音響変換手段までの間の特性を、外部騒音が耳道に
   到達する間の音響的な周波数特性に対応し且つ位相を反
   転させるような特性とすることを特徴とする可聴信号聴
   取装置。