JPH06178376A - ヘッドセット装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 周囲の雑音を効率よく消去できるようなスピ
ーカを有するヘッドセットを提供すること。 【構成】 本発明のエラーマイクロフォン４１は、周囲
の雑音信号をピックアップする。このエラーマイク４１
の方向は、スピーカ５５の軸に対し、その音入力ポート
軸が直交するように配置される。この位置でエラーマイ
クのポートは、話声を放出するスピーカと、使用者の外
部耳キャビティの両方から音響エネルギーを受け入れる
ために、側面方向を向いている。本発明の構造は、この
スピーカのエラーマイクを使用者の耳に隣接するハウジ
ングの端部で、ヘッドセットのハウジング内に個別の音
響キャビティを有するように配置固定する。一方、エラ
ーマイクは、使用者の耳内に突出する。このような構成
によりヘッドセットのノイズキャンセル回路が、ユーザ
がノイズを受け取る。すなわち、耳の入口付近で有効に
ノイズキャンセル信号を生成できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電話機またはラジオの受
信器用のヘッドセット（スピーカ付きヘッドフォン）装
置に関し、特に、所望の信号エネルギーに対し、不要の
周囲雑音を減衰させるようなヘッドセットの構造に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】電話器用のヘッドセットは、使用者の耳
に音声を送信する装置と使用者の口元に配置されるスピ
ーカとを有し、電話機のオペレータ、あるいは飛行機の
パイロット等が使用している。しかし、このような装置
は不要な周囲の雑音を取り込んでしまい、使用者の発声
する声と干渉する欠点を有する。

【０００３】従来のヘッドセットの雑音圧縮回路は、不
要なノイズを検知し、これを音響信号から電気信号に変
換し、周囲の雑音信号と180度位相のずれた反転信号を
生成し、この反転信号を不要なノイズ信号と減算しなが
ら干渉するようにヘッドセットの受信チャンネルに挿入
している。

【０００４】この雑音圧縮回路の効率は、ヘッドセット
ハウジングのデザインとその中の音響効果に依存する。
例えば、ヘッドセット内のハウジング内の音響パスを確
立し、制御することが広範囲のバンド幅にわたって、雑
音を消すために重要なことである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、周囲の雑音
を効率よく消去できるようなスピーカを有するヘッドセ
ットを提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の「エラーマイク
ロフォン」は、周囲の雑音信号をピックアップし、この
エラーマイクは、スピーカの軸上で、スピーカコーンの
表面上に近接するが、スピーカの表面には接触しないよ
うに配置される。このエラーマイクの方向は、スピーカ
の軸に対し、その音入力ポート軸が直交するように配置
される。この位置でエラーマイクのポートは、話声を放
出する音響スピーカと、使用者の外部耳キャビティの両
方から音響エネルギーを受け入れるために、側面方向を
向いている。

【０００７】本発明の構造は、このスピーカのエラーマ
イクを使用者の耳に隣接するハウジングの端部で、ヘッ
ドセットのハウジング内に個別の音響キャビティを有す
るように配置固定する。一方、エラーマイクは、使用者
の耳内に突出する。このような構成によりヘッドセット
のノイズキャンセル回路が、ユーザがノイズを受け取
る。すなわち、耳の入口付近で有効にノイズキャンセル
信号を生成できる。

【０００８】

【実施例】図１−３において、ハウジング１０は、エラ
ーマイク４１とスピーカ５５とを有する。このハウジン
グ１０は、解放端１１とシリンダー状壁１２とを有す
る。バフル２３は、ハウジング１０内の底部チェンバ８
（この中に音声トランスミッタ２５が配置される）と上
部チェンバ１６とを音響的に隔離している。このバフル
２３は、比較的堅固の材料で形成される。このような堅
固の材料としては、250000以上の弾性率を有する材料が
好ましい。シリンダー状壁１２内に一連の開口１３がバ
フル２３の上の上部チェンバ１６内に形成される。この
開口１３は、スピーカ５５の音響応答性を、ノイズキャ
ンセル信号の位相と振幅とを調整することにより制御す
る。

【０００９】このハウジング１０は、外部フランジ１４
を有し、図２に示されるイア（耳）マッフ３２を搭載
し、且つ、開口１３からの音声が開口１３から使用者の
耳に至る比較的長いパス１５となるのを阻止する音響シ
ャントとして機能し、この音声エネルギーが、ノイズキ
ャンセルエネルギーと干渉するのを低減させる。

【００１０】このハウジング１０は、さらに突起部１８
で頂点に達するテーパ状ドーム１７を有する。この突起
部１８は、図１０に示される耳甲介内に適合するような
形状をした端部９を有する。このテーパ状ドーム１７と
その端部９は、触覚形状をし、ハウジング１０内の装置
が使用者の耳道に近接するよう機能する。突起部１８の
端部９は、エラーマイク４１とパス１５が使用者の耳に
正確に配置されるようにする。本発明のこれらの特徴
は、テーパ状ドーム１７内を示す図７でさらに詳述す
る。

【００１１】テーパ状ドーム１７は、図１の上面図に示
されるように、上方に伸びる凹状のスポーク１９を有す
る。このスポーク１９の形状は、突起部１８を補強し、
使用者がむりやりハウジング１０を耳に当てたときにか
かる力に耐えるようにするものである。スポーク１９間
のスペースは、空孔２０を形成するように開いており、
この空孔２０は、回路ネットワークとスピーカからの所
望の音声とノイズキャンセル信号の自由な通路を確保す
る。テーパ状ドーム１７の上部に開口２２が形成され
て、エラーマイク４１を使用者の耳に直接当てるように
する。スポーク１９と開口２２により形成される開いた
「グリル」は、使用者の耳介と耳甲介の上にハンドセッ
トを適切に配置するためのものである。この端部９の凹
状の形状（グリルの中心）は、使用者の耳の耳甲介キャ
ビティ内に搭載され、使用者の耳道の開口部に入る音声
エネルギーを受け取るのを補助する。このイアマッフ３
２は多孔質材料製で、ノイズキャンセル信号の流れを制
限しないような音響的に透明な材料製である。イアマッ
フ３２とともにこの外形を有するグリルは、音響通過パ
スを制御し、さらに使用者に心地よいフィット感を与え
るよう設計される。

【００１２】図２において、シリンダー状壁１２に搭載
可能なトランスミッタブーム（口出し棒）２７と閉端キ
ャップ２４とが図示されている。この閉端キャップ２４
の内部はヘッドバンド３４を収納する。閉端キャップ２
４は、トランスミッタブーム２７を揺動可能に搭載し
て、音声トランスミッタ２５を使用者の口に合わせて、
従来通り配置する。音声トランスミッタ２５を、回路３
０に接続するワイヤ２９は、トランスミッタブーム２７
内の内部２８に配置される。マフ２６はある種の音声、
例えば、電話の伝送に不要なシーシーといた音を抑制す
る。ハウジング１０の回路はラインコード３１を介し
て、伝送ネットワーク（図示せず）に接続される。

【００１３】さらに、図２に示される２個のスイーベル
３８（１個のみ図示）は、ハウジング１０のシリンダー
状壁１２に接続し、それをヘッドバンド３４のヨーク３
７に搭載する。このヨーク３７はピボット３６を介して
サポート３５に接続される。このサポート３５は、スラ
イト可能にヘッドバンド３４に接続され、さらにヘッド
バンド３４は、サポート３５の内部チャンネル内に伸び
る。これらの構成により必要な調整の範囲が広がり、ヘ
ッドセットをユーザに適切に搭載させ、さらに端部９が
使用者の耳甲介内に確実に入るようにしている。

【００１４】図１のハウジング１０の上部チェンバ１６
は、使用者の耳に向かうバフル２３の側に配置される。
この上部チェンバ１６は、スピーカエラーマイクロフォ
ン組立体を収納する音響的に制御された個別の部屋を有
する。図３と７において、スピーカエラーマイクロフォ
ン組立体用のサポートフレーム４０は、ディスク状ベー
ス３９により解放端部シリンダーが接続された形態とし
て示されている。このディスク状ベース３９は、凹んで
肩部５１を形成している。ディスク状ベース３９は、エ
ラーマイク４１をペデスタル４３とディスク状ベース３
９に直交する中心位置に搭載する。一連のスポーク４８
は、ペデスタル４３をディスク状ベース３９のリムに接
続する。スポーク４８は離間して、開口４９を構成し
て、ディスク状ベース３９の他の底面上のスピーカの下
に音響的にアクセス可能にしている（図７）。

【００１５】このエラーマイク４１はエレクトレットタ
イプである。エラーマイク４１は、最低16ｋＨｚの音響
エネルギーにまでの周波数範囲にわたって、全方向性の
応答性を有する。この位相応答がこの範囲にわたって平
坦であるために、ノイズキャンセル回路により生成され
るノイズキャンセル機能を有効にする。このエラーマイ
ク４１は内部電気増幅器（図示せず）を有し、この増幅
器は、ほぼ１ゲインを有し、音声圧縮信号の電気的な伝
送を容易にする。図８に示すように、エラーマイク４１
はシリンダー状のハウジングを有し、ダイヤフラム４４
が中央ウェル４５内にはまった状態になっている。フェ
ルト膜４６がダイヤフラム４４にかぶさった状態になっ
ている。

【００１６】図４はサポートフレーム４０の組立状態を
示す。スピーカ５５の音響応答性はシリンダー状壁１２
とバフル２３からなる後部包囲体と、２個の発泡パッド
４７、５０を組み合わせることによって改良される。ス
ピーカ５５の後部の発泡パッド４７とスピーカ５５の前
部の発泡パッド５０とは、不要な音響反響モードと上部
チェンバ１６とユーザの耳からの反射を抑制する。この
発泡パッド４７、５０は若干圧縮して搭載され、サポー
トフレーム４０の位置を安定化させ、同時に有効な周波
数応答を提供する。発泡パッド５０を使用することによ
り高周波応答ピークをノイズキャンセルが悪影響を及ぼ
さないような高周波領域に圧縮する利点もある。しか
し、発泡パッド５０を過度に圧縮すると、スピーカをサ
ポートするに必要な空間を使い切ってしまい、低周波応
答性を悪くする。

【００１７】図５、６、７において、本発明のスピーカ
は、移動コイルのときに最も有効である。この形のスピ
ーカの実施例においては、フレーム５６を有し、凹んだ
状態の凹みフランジ５７は、その中央部に開口して、２
個のポール（極）ピース６３、６４と永久磁石６５とか
らなるマグネット組立体６２を収納する。数個の等価ポ
ート５８が、凹みフランジ５７に形成されている。中央
バブル部６０を有するダイヤフラム５９が、その外部周
囲にそって、凹みフランジ５７の一側面に固定されてい
る。ダイヤフラム５９の外部リングはコールゲート（ギ
ザギサ）６８でもって形成されている。数個の等値ポー
ト５８は、凹みフランジ５７を介して配置されて、スピ
ーカの周波数応答性を高める。フェルト６６のディスク
は、凹みフランジ５７の下に配置され、発泡材料製の６
７はディスク状ベース３９の上に配置されて、共鳴を制
御する。スピーカの移動コイルアーマチャを形成するこ
のコイルワイヤ６１は中央バブル部６０の側面の周囲に
固定され、さらに、このコイルワイヤ６１は、ポールピ
ース６３と６４の間のギャップ内に伸びる。永久磁石６
５は従来通りポールピース６３、６５の間に配置され
る。マグネット組立体６２はエラーマイク４１の上に固
定搭載される。

【００１８】開口１３に関して、図９は、ノイズ圧縮回
路の周波数応答カーブが数個の開口１３を用いることに
より、それがない場合よりも改良されていることを示し
ている。６８の点線はハウジング１０が固体壁で、開口
１３を有しない状態の装置の周波数応答性を表わす。６
９で示される実線はシリンダー状壁１２に沿って、等間
隔に配置された１０個の開口１３を有するハウジングを
用いた測定ラインである。ポートを有する場合の周波数
応答性はほぼ平坦となる。この周波数応答性カーブは50
0−1200Ｈｚ領域で改良されている。さらに、発泡パッ
ド４７、５０とを組み合わせたポートにより1500−2500
Ｈｚ領域で共鳴を減少させている。これ以上の開口１３
を形成すると、性能は逆に落ちる。

【００１９】

【発明の効果】以上述べた如く、本発明は、周囲の雑音
を効率よく消去できるようなスピーカを有するヘッドセ
ットを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電話機用ヘッドセットスピーカとノイ
ズ圧縮エラーマイクとを収納するハウジングの上面図と
側面図である。

【図２】本発明ハウジングとエンドキャップの分解・組
立図である。

【図３】エラーマイクとスピーカサポートの上面図と側
面断面図である。

【図４】スピーカサポートとその音響形成パッドをヘッ
ドセットハウジング内に組み立てる状態を表わす図であ
る。

【図５】エラーマイクとともに使用されるスピーカユニ
ットの斜視図である。

【図６】スピーカユニットの側面図である。

【図７】図６に示されたスピーカユニットの詳細断面図
である。

【図８】本発明のエラーマイクの分解斜視図である。

【図９】ハウジング内のポートを使用することによって
得られる周波数応答の改良状態を示すグラフである。

【図１０】本発明のヘッドセットを使用者が用いた状態
を表わす図である。

【符号の説明】

８ 底部チェンバ ９ 端部 １０ ハウジング １１ 解放端 １２ シリンダー状壁 １３ 開口 １４ 外部フランジ １５ パス １６ 上部チェンバ １７ テーパ状ドーム １８ 突起部 １９ スポーク ２０ 空孔 ２２ 開口 ２３ バフル ２４ 閉端キャップ ２５ 音声トランスミッタ ２７ トランスミッタブーム ２８ 内部 ２９ ワイヤ ３０ 回路 ３２ イアマッフ ３４ ヘッドバンド ３５ サポート ３６ ピボット ３７ ヨーク ３９ ディスク状ベース ４０ サポートフレーム ４１ エラーマイク ４３ ペデスタル ４４ ダイヤフラム ４５ 中央ウェル ４６ フェルト膜 ４７ 発泡パッド ４８ スポーク ４９ 開口 ５０ 発泡パッド ５１ 肩部 ５５ スピーカ ５６ フレーム ５７ 凹みフランジ ５８ 等値ポート ５９ ダイヤフラム ６０ 中央バブル部 ６２、６９ マグネット組立体 ６３、６４ ポールピース ６５ 永久磁石 ６６ フェルト

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 チャールズ エス．バートレット アメリカ合衆国 20735 メリーランド クリントン、フォックスハント コート 7601 (72)発明者 ロジャー デヴィッド ベニング アメリカ合衆国 07853 ニュージャージ ー ロングヴァレー、ストーニーブルック ロード 11 (72)発明者 ジョン ビー．ハンター アメリカ合衆国 07920 ニュージャージ ー バスキングリッジ、サウスフィンレー アヴェニュー 185 (72)発明者 マイケル アンソニー ズニカ アメリカ合衆国 22032 ヴァージニア フェアファックス、キャリッジパーク ロ ード 4805

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 音声トランスミッタ（２５）と、スピー
   カ（５５）と、周囲の雑音を受信するエラーマイク（４
   １）と、前記エラーマイク（４１）とスピーカ（５５）
   とを収納するハウジング（１０）とを有するヘッドセッ
   トにおいて、 前記ハウジング（１０）は、 底部チェンバ（８）と、バフル（２３）により前記底部
   チェンバ（８）から分離される上部チェンバ（１６）と
   を有し、 前記ハウジング（１０）は、 その中に複数の開口（１３）を有するシリンダー状壁
   （１２）と、 前記開口（１３）の上の前記上部チェンバ（１６）を包
   囲する外部フランジ（１４）と、 前記外部フランジ（１４）から立ち上がり、複数のスポ
   ーク（１９）を有し、空孔（２０）を形成する前記スポ
   ーク（１９）の間のスペースは所望の音声とノイズを消
   去する信号とを通過させる前記上部チェンバ（１６）の
   ドーム状延長部と、 開口を有し、前記ドーム状延長部の中央部にあり、前記
   エラーマイク（４１）を使用者の耳に直接接触させる平
   坦のプラットフォーム（９）と、 で形成されることを特徴とするヘッドセット装置。
2. 【請求項２】 前記スポーク（１９）は、内側に向いた
   凹面により形成されることを特徴とする請求項１の装
   置。
3. 【請求項３】 前記ドーム状延長部の周囲に適合し、前
   記外部フランジ（１４）の下側を把持する多孔質マッフ
   （５０）を更に有することを特徴とする請求項２の装
   置。
4. 【請求項４】 スピーカ（５５）とエラーマイク（４
   １）とを搭載する手段（４０）を有し、 この手段は、前記ハウジング（１０）の上部チェンバ
   （１６）内に配置されたシリンダー状部材で、 前記シリンダー状部材は、 その第１内側端部に跨って伸びる凹部状ベース（５１）
   と、 前記部材を貫通して、それに直交して中央部にある前記
   ベースの上の位置に前記エラーマイク（４１）を搭載す
   る手段（３９）と、 前記ベースの対向側と前記部材の内側とにより規定さ
   れ、前記スピーカ（５５）を収納するチェンバと、 を有することを特徴とする請求項３の装置。
5. 【請求項５】 前記ベースは、前記スピーカへの音響開
   口（４９）を規定する複数の離間したスポーク（４８）
   を有することを特徴とする請求項４の装置。
6. 【請求項６】 前記エラーマイク（４１）は、エレクト
   レット要素と前記エレクトレット要素に音響的にアクセ
   スする音入力ポートとを有し、 前記エラーマイク搭載手段は、前記スピーカ（５５）の
   軸に対し、前記エラーマイクを前記音入力ポートの軸が
   それに直交するように配置することを特徴とする請求項
   ５の装置。
7. 【請求項７】 前記音入力ポートにかぶさるフェルト膜
   （４６）をさらに有することを特徴とする請求項６の装
   置。
8. 【請求項８】 前記スピーカの背後に配置された第１の
   柔軟部材（４７）と、前記ベースの前記離間したスポー
   クの上部に配置された第２の柔軟部材（５０）とを有
   し、不要の音響共鳴モードを減衰させることを特徴とす
   る請求項７の装置。
9. 【請求項９】 前記第２の柔軟部材は、フェルトパッド
   を有し、前記第１の柔軟部材はその搭載位置に圧縮され
   ることを特徴とする請求項８の装置。
10. 【請求項１０】 ブーム（２７）と、このブームに搭載
    された音声トランスミッタ（２５）と、スピーカ（５
    ５）と、周囲の雑音を受信するエラーマイク（４１）
    と、制御回路手段と、を有する電話機用ヘッドセットに
    おいて、 前記スピーカ（５５）とエラーマイク（４１）とを搭載
    するハウジング（１０）は、 前記ブームを搭載し、前記制御回路手段を収納する底部
    チェンバ（８）と、 バフル（２３）により、前記底部チェンバ（８）から分
    離される上部チェンバ（１６）とを有し、 音響貫通手段（１３）を有するシリンダー状壁（１２）
    と、 前記外部フランジ（１４）から立ち上がり、前記スピー
    カと前記エラーマイクとを収納する前記上部チェンバ
    （１６）のドーム状延長部と、 前記ドーム状延長部は、音響貫通手段を有し、その中央
    部に、前記エラーマイク（４１）を使用者の耳に直接接
    触させる平坦のプラットフォーム（９）を有することを
    特徴とするヘッドセット装置。