专利名称：音响装置和头载耳机的制作方法
技术领域：
本发明涉及降低周围环境噪声便于收听例如音乐等的头载耳机和音响装置。
背景技术：
我们知道，有一种所谓消噪声头载耳机，利用装在头载耳机框体内的话筒，接收使用者周围的噪声，并对该噪声进行分析，从头载耳机的信号声音变换元件(以下称驱动单元)输出与噪声的相位相反的声音，由此来降低上述周围环境噪声。
在这种情况下，噪声抵消方式有前馈(feedforword)方式和反馈(feedback)方式。图9是表示前馈方式的消噪声头载耳机的构成的图，图10是表示反馈方式的消噪声头载耳机的构成的图。
在图9的前馈方式中，话筒接收周围的噪声，但从驱动单元2发出声音的位置是配置在话筒接收不到声音的位置上。而且，从话筒1来的与接收的周围噪声对应的电信号供给均衡器电路3。
为了得到用来抵消该输入的周围声音的声音信号，对该均衡器电路3的相位和振幅特性、即频率特性进行优化设计。该均衡器电路3的输出信号经加法电路4供给放大器5。
对该放大器5进行优化设计，使用来抵消上述周围声音的声音信号的增益为最佳值。将从该放大器5来的用来抵消上述周围声音的声音信号供给驱动单元2。即，驱动单元2具有作为用来抵消使用者周围的声音的声源的作用。
这样一来，在使用者的耳朵附近发出与周围的声音相位相反的声音，将其与周围的声音进行音响合成。结果，周围的声音被抵消，使用者能够听到使周围环境声音降低了的声音。
而且，这时，从声音信号输入端子6供给音乐信号等，经加法电路4相加后，通过放大器5供给驱动单元2，播放音乐。这时，因为是如上述那样通过抵消来降低噪声，所以，即使周围的噪声大，使用者也能愉快地欣赏高质量的音乐。
其次，在图10的反馈方式中，话筒1在使用者的耳朵附近，接收周围的噪声和从驱动单元2发出的声音的合成声音。而且，对均衡器电路3的频率特性(相位和振幅特性)进行优化设计，使话筒1接收的合成声音在规定电平以下。此外，将放大器5的增益也设计成使其对周围噪声的抵消效果达到最佳。
在该反馈方式中，如图10所示，加法电路4设在均衡器电路3的输入侧。而且，从声音信号输入端子6供给音乐信号等，在加法电路4中相加，再通过均衡器电路3和放大器5供给驱动单元2，播放音乐。这时，因为是如上述那样通过抵消来降低噪声，所以，即使周围的噪声大，使用者也能愉快地欣赏高质量的音乐，而且音量也不会太大。
因为具有以上优点，所以，消噪声头载耳机应用于在飞机内收听已将发动机噪声降低了的音乐等方面。
但是，现有的消噪声头载耳机做成整体结构，其用来抵消噪声的构件事实上不可能与头载耳机部分分离。采用这样的整体结构是因为消噪声头载耳机在工作原理上是在1个数量级(十进制)以上的宽频带范围内产生与噪声信号相位相反的信号来抵消噪声，但音响特性离散性大，为了消除各噪声抵消构件的特性离散性的影响，将各构件做成一体，对其进行统一调整修正，以达到最大抵消效果。
但是，这样的整体结构存在以下等等问题①当即使是因为卫生上原因需要更换与人体接触的耳朵垫等部分等而需要更换一部分构件时，也必须整体更换。
②当更换一部分构件时，必须重新进行整体调整。
③整体更换也好，部分更好也好，其维护费用都很高。
本发明的目的在于提供一种能够一并解决上述问题的音响装置。
发明的公开为了解决上述问题，本发明的音响装置的特征在于由头载耳机部和控制电路部构成，头载耳机部是装在使用者的头部上的部件，将用来检测上述使用者周围的声音的话筒和具有作为用来抵消使用者周围的声音的声音源的功能的信号音响变换元件装在头载耳机框体内，具有用来输出话筒接收的声音信号的第1输出端子和用来输入对信号音响变换元件供给的声音信号的第1输入端子，
控制电路部是与头载耳机部分开的另外的部件，具有与第1输出端子连接的第2输入端子和第1输入端子连接的第2输出端子，同时，对于经第2输入端子输入的从头载耳机部的话筒来的声音信号，至少对其频率特性和增益特性进行控制，生成成为用来抵消周围声音的声音源的信号，并通过第2输出端子供给头载耳机部的信号音响变换元件。
通过使头载耳机部和生成用来抵消周围声音的信号控制电路部分体，在更换一部分构件时不必更换整个装置。此外，当更换头载耳机部或控制电路部的一部分部件时，只需要对更换了部件的头载耳机部或控制电路部进行调整即可，使调整工作简单，并减轻了维护费用。
其特征在于在头载耳机框体内设置调整周围声音抵消量的调整部。
即使在头载耳机部和控制电路部分体地构成的情况下，若在头载耳机部设置调整部，对于作为消噪声头载耳机装置的调整也是很适合的。
此外，其特征在于将控制电路部的频率特性和增益特性调整成在50Hz～1.5KHz范围中的规定频率中具有规定的频率。
因这样来调整控制电路，使其本身的特性没有离散，所以，即使是分体结构，通过特别地进行组合也能够发挥规定的噪声抵消效果。
附图的简单说明图1是表示本发明的音响装置的一实施形态的整体构成例的图。
图2是用来说明本发明的音响装置的一实施形态的主要部分的图。
图3是表示图1的实施形态的一部分的具体电路例的图。
图4是表示图1的实施形态的一部分的具体电路例的图。
图5是表示图1的实施形态的一部分的具体电路例的图。
图6是表示图1的实施形态的一部分的具体电路例的图。
图7是表示本发明的音响装置的另一实施形态的主要部分的图。
图8是表示本发明的音响装置的又一个实施形态的整体构成例的图。
图9是用来说明前馈方式消噪声头载耳机的图。
图10是用来说明反馈方式消噪声头载耳机的图。
实施本发明的最佳形态下面，参照
本发明的音响装置的实施形态。
如图1所示，本实施形态的音响装置由头载耳机部10和控制电路部20构成。如图所示，头载耳机部10和控制电路部20是分体的，头载耳机部10具有作为左右声音信号输出端子(第1输出端子)的立体声插头11和作为左右声音信号输入端子(第1输入端子)的立体声插头12，此外，控制电路20在其框体23的侧面等具有作为左右声音信号输入端子(第2输入端子)的立体声插座21和作为左右声音信号输出端子(第2输出端子)的立体声插座22。而且，头载耳机10的插头11、12插入控制电路20的插座21、22中，由此使头载耳机部10和控制电路部20连接，如后面所述那样，实现消噪声头载耳机的结构。
在头载耳机部10的左右耳朵用的头载耳机框体13L、13R内，分别设有话筒14L、14R、驱动单元15L、15R和增益调整部16L、16R。而且，话筒14L、14R的输出端子经增益调整部16L、16R与作为左右声音信号输出端子的立体声插头11连接，此外，作为左右声音信号输入端子的立体声插头12分别与驱动单元15L、15R连接。
再有，左右耳朵用的头载耳机框体13L、13R通过由弹性材料形成的带17连接在一起。此外，与头载耳机框体的使用者的耳朵接触的部分设置具有缓冲材料的耳朵垫18L、18R。而且，构成为通过带17能够将头载耳机部10戴在使用者的头部上。这与一般的头载耳机没有什么区别。
控制电路部20具有均衡器电路24、加法电路25和放大器26，在本实施形态中，当与头载耳机部10连接后，可以构成前馈方式的噪声抵消电路。
此外，在控制电路部20中，设有记录重放装置部27，从插头21输入的声音信号作为记录信号供给该记录重放装置部27，同时，从该记录重放装置部27来的重放声音信号供给加法电路25。该记录重放装置部27可以是使用例如光盘或光磁盘作为记录媒体、或者使用磁带作为记录媒体等各种结构。
即，在本实施形态中，控制电路部20是将消噪声头载耳机用的均衡器和放大器装入例如将磁带或光磁盘作为记录媒体使用的便携式记录重放装置而构成的。
而且，如前所述，为了在控制电路部20中得到用来抵消头载耳机部10的使用者的周围声音的声音信号，对均衡器电路24的相位和振幅特性、即频率特性进行优化设计。此外，还对放大器26进行优化设计，使上述用来抵消使用者周围声音的声音信号的增益取最佳值。放大器26具有能利用半固定电位器等来调整增益的结构。
进而，如上所述，在将消噪声头载耳机分离而成为头载耳机部10和控制电路部20时，为了消除因各构成部件的特性离散性所产生的影响，在本实施形态中考虑下面各点。
①在本实施形态的情况下，如前所述，为了有效地抵消周围声音，虽然可以使控制电路部20的频率特性最佳，但控制电路部20所使用的部件其误差还是应在±5％或±2的范围内，以便使控制电路部20的特性离散性最小。
②如图2所示，在本例中，在频率为300Hz的位置上，将控制电路部20的均衡器电路24到放大器26的合计增益误差调整到±0.2dB以内。该频率调整是一个例子，可以在50Hz～1.5KHz的范围内、最好在100Hz～1KHz的范围内选定规定频率进行调整。在该频带内噪声抵消效果好。
③将头载耳机部10的插头11、12插入调整后的控制电路部20的插座21、22中，使头载耳机部10与控制电路部20连接，调整头载耳机部10的调整部16L、16R的例如半固定电位器，改变增益，设置成使抵消量成为最大的状态。
若象上述那样，在本实施形态中，对控制电路部20的构成部件进行筛选，使其绝对误差小，根据装入头载耳机部10时的调整要素，对每一台装置调整该头载耳机部10的误差，由此，即使头载耳机部10与控制电路部20分离，也能够从总体上使音响装置的特性基本上没有离散，并能够得到充分抵消周围声音的效果。
即，在头载耳机部10与控制电路部20连接的状态下，与用话筒14L、14R接收的周围声音对应的声音信号经调整部16L、16R输入到控制电路部20的均衡器电路24，并控制其相位和振幅特性，使用来抵消上述周围声音的声音信号达到最佳状态。而且，该均衡器电路24的输出信号经加法电路25供给放大器26，使放大器26对用来抵消上述周围声音的声音信号具有最佳增益。
从放大器26来的用来抵消上述使用者的周围声音的声音信号供给头载耳机部10的驱动单元15L、15R。即，驱动单元15L、15R具有作为用来抵消使用者周围声音的声音源的功能。
这样一来，在使用者耳朵(鼓膜)附近发出与周围声音的相位相反的声音，它与周围声音进行音响合成。结果，周围的声音被抵消，使用者可以在降低了周围声音的情况下进行收听。
而且，这时，从记录重放装置部27供给音乐信号等，由加法电路25相加后，经放大器26送给驱动单元15L、15R，重放音乐。这时，使用者听取的重放声音变成已减轻了周围的噪声的清晰的重放声音。
此外，在本实施形态中，利用记录重放装置27能够进行临场感良好的双路立体声录音。即，话筒14L、141R装在头载耳机框体13L、13R内，使用者接收与耳朵听取的声音非常近似的声音。因此，若使用记录重放装置27记录该话筒14L、14R接收的声音并将其重放出来，则该重放的声音与使用者的耳朵听取的声音非常近似，可以得到临场感良好的重放声音。
之所以能够进行双路立体声录音，是因为头载耳机部10和控制电路部20分体设置，并设置立体声插头11作为由话筒14L、14R收音的声音信号的输出端子。
而且，在该实施形态中，对从话筒14L、14R来的声音信号，可以在使用记录重放装置部27进行录音的同时使用驱动单元1L、15R进行监听。
其次，说明在调整部16L、16R中用来改变增益的具体构成例。
图3的例子是调整部16L的情况，由话筒14L进行音响-电信号变换后的声音信号可以经FET放大器31放大后取出，但也可以设置半固定电位器32，使其串接在该声音信号回路中。通过调整该半固定电位器32的电阻值来进行增益调整。
图4的例子同样是调整部16L的情况，在该例子中，在FET放大器31的漏极和源极之间连接电容器和半固定电位器34。该例子也是通过调整该半固定电位器34来进行声音信号的增益调整的。
增益调整部也可以设置在驱动单元15L、15R一侧。图5和图6是这种情况的构成例子，是驱动单元15L一侧的例子。
即，图5是串联型，图6是并联型。即，在图5的例子中，半固定电位器35与驱动单元15L的振动板的驱动线圈串联连接。在图6的例子中，构成为利用半固定电位器36来调整与驱动单元15L的振动板的驱动线圈并联连接的电阻值。
在图3～图6的调整部的例子中，其构成都是在制造时使用半固定电位器对每一个头载耳机部10分别进行调整，但也可以是使用者在使用时能够进一步调整的结构。
图7是表示这时的头载耳机部10的右耳侧头载耳机框体13L的部分构成例的图。如图所示，在本例的情况下，在头载耳机框体13L内设置使用者可操作调整的调整部的调整旋钮40。
而且，在本例的情况下，图3～图6的各半固定电位器32、34、35、36的结构也可以分成半固定电位器部分和能够利用调整旋钮进行调整的可变电位器部分。即，利用半固定电位器部分的调整来确保能够达到规定的周围噪声抵消效果。通过使用者利用调整旋钮40进行调整可以进一步提高抵消效果。在本例的情况下，使用者可以调整的范围是很小的，即使不进行这样的的调整，只利用半固定电位器的调整就能够得到规定的噪声抵消效果。
换言之，通过半固定电位器的调整，能够将抵消效果调整到在某种程度上能够充分达到的程度，但是，对伴随使用者的耳朵形状等固有属性的抵消性能的离散性不能进行补偿。但是，若按照本例，通过使用者操作调整调整旋钮40，可以消除不能进行该补偿的离散部分的影响。
这样一来，在上述实施形态中，因能够使头载耳机部10和控制电路部20分离，故能够得到下面各种优点。
提高头载耳机部的可靠性。换言之，可以期待使故障率下降。即使进行1个控制电路部20与不特定的多个头载耳机部10的1对多个的组合，也能够得到必要的充分抵消效果。
能够使头载耳机部10的成本降到最低，在因破损而更换头载耳机部时，更换费便宜。
可以利用话筒的信号输出简单地进行双路立体声录音。此外，可以在对话筒的信号输出进行录音的同时进行监听。
使用者通过使用调整旋钮操作调整头载耳机部分的调整部的全部或一部分，可以改变抵消量并将其调整到最佳抵消点。
再有，在上述例子中，控制电路20是作成记录重放装置的构成的例子，当然，控制电路20也可以不具有记录重放功能，而是具有消噪声头载耳机用的均衡器和放大器的装置的构成。这种不具备记录重放功能的装置作为例如飞机机舱内使用的装置是很有用的。当是该飞机机舱内使用的装置的构成时，向控制电路20的加法电路25供给事先准备好的音乐节目等的立体声声音源。
此外，控制电路20也可以是便携式记录重放装置的遥控器的构成。图8是表示这种情况的外观结构的图。
即，在图8的例子中，头载耳机部10的插头11和12分别与设在遥控器50中的插座连接。该遥控器50内装有图1的控制电路20的均衡器电路24和加法电路25以及放大器的电路部分，在本例的情况下，利用头载耳机部10和遥控器50构成消噪声头载耳机装置。
而且，该遥控器50具有复合式插头51，它连接记录重放装置60的遥控端子和头载耳机端子，具有对记录重放装置60进行遥控的功能，同时具有接收从记录重放装置来的重放信号并供给上述加法电路25的功能。
进而，本例的遥控器50具有插头52，将其插入作为记录重放装置60的声音信号输入端子的插座内，具有向记录重放装置60的声音信号输入端子供给从头载耳机部10的话筒14L、14R来的声音信号的功能。因此，记录重放装置可以进行双路立体声录音，这时，还可以同时进行监听。
在以上实施形态中，关于噪声抵消方式，已就前馈方式的情况进行了说明，当然，即使本发明使用反馈方式作为噪声抵消方式，或者是数字方式的噪声抵消，也可以完全一样来构成。
产业上应用的可能性本发明利用安装在头载耳机框体内的话筒，接收使用者周围的噪声，对该噪声进行分析，从头载耳机的信号音响变换元件输出与噪声相位相反的声音，因此，可以应用于降低上述周围噪声，即能够应用于所谓消噪声头载耳机。这时，消噪声头载耳机可以用于在飞机内听取已将发动机噪声降低了的音乐等方面。
权利要求
1.一种音响装置，其特征在于由头载耳机部和控制电路部构成，头载耳机部是装在使用者的头部上的部件，将用来检测上述使用者周围的声音的话筒和具有作为用来抵消上述使用者周围的声音的声音源的功能的信号音响变换元件装在头载耳机框体内，具有用来输出由上述话筒接收的声音信号的第1输出端子和用来输入对上述信号音响变换元件供给的声音信号的第1输入端子，控制电路部是与上述头载耳机部分开的另外的部件，具有与上述第1输出端子连接的第2输入端子和与上述第1输入端子连接的第2输出端子，同时，对于经上述第2输入端子输入的从上述头载耳机部的上述话筒来的声音信号，至少对话筒的频率特性和增益特性进行控制，生成成为用来抵消上述周围声音的声音源的信号，并通过上述第2输出端子供给上述头载耳机部的上述信号音响变换元件。
2.如权利要求1记载的音响装置，其特征在于上述控制电路部具有录音装置，对从上述话筒来的声音信号进行录音。
3.如权利要求1记载的音响装置，其特征在于上述控制电路部具有加法运算装置，上述加法运算装置将另外的声音信号与以上述信号音响变换元件作为用来抵消上述周围声音的声音源的抵消用声音信号相加。
4.如权利要求1记载的音响装置，其特征在于上述控制电路部是包括加法运算装置和遥控装置的结构，上述加法运算装置将另外的声音信号与以上述信号音响变换元件作为用来抵消上述周围声音的声音源的抵消用声音信号相加，上述遥控装置将对上述另外的声音信号的输出装置进行遥控的遥控信号供给上述另外的声音信号的输出装置。
5.一种音响装置，其特征在于由头载耳机部和控制电路部构成，头载耳机部是装在使用者的头部上的部件，将用来检测上述使用者周围的声音的话筒和具有作为用来抵消上述使用者周围的声音的声音源的功能的信号音响变换元件装在头载耳机框体内，具有设置了能够调整由上述话筒接收的声音信号的输出的调整部的第1输出端子和用来输入对上述信号音响变换元件供给的声音信号的第1输入端子，控制电路部是与上述头载耳机部分开的另外的部件，具有与上述第1输出端子连接的第2输入端子和上述第1输入端子连接的第2输出端子，同时，对于经上述第2输入端子输入的从上述头载耳机部的上述话筒来的声音信号，至少对话筒的频率特性和增益特性进行控制，生成成为用来抵消上述周围声音的声音源的信号，并通过上述第2输出端子供给上述头载耳机部的上述信号音响变换元件。
6.如权利要求5记载的音响装置，其特征在于在头载耳机框体内生成成为抵消使用者周围的声音的声音源的上述话筒的输出信号，在调整从话筒来的输出信号的调整装置之后设置放大部对其进行放大，由此进行增益控制。
7.如权利要求5记载的音响装置，其特征在于在头载耳机框体内生成成为抵消使用者周围的声音的声音源的信号，设置放大上述话筒的输出信号的放大部和调整放大部的输出电平的调整装置，对输入到上述信号音响变换元件上的信号进行增益控制。
8.如权利要求5记载的音响装置，其特征在于在头载耳机框体内生成成为抵消使用者周围的声音的声音源的上述话筒的输出信号，由调整上述话筒的输出信号的调整部、使用者可以从外部操作上述调整部的操作装置和对上述调整部调整了的输出信号进行放大的放大部构成。
9.一种音响装置，其特征在于由头载耳机部和控制电路部构成，头载耳机部是装在使用者的头部上的部件，将用来检测上述使用者周围的声音的话筒和具有作为用来抵消上述使用者周围的声音的声音源的功能的信号音响变换元件装在头载耳机框体内，具有用来输出由上述话筒接收的声音信号的第1输出端子和用来输入对上述信号音响变换元件供给的声音信号的第1输入端子，控制电路部是与上述头载耳机部分开的另外的部件，具有与上述第1输出端子连接的第2输入端子和与上述第1输入端子连接的第2输出端子，同时，对于经上述第2输入端子输入的从上述头载耳机部的上述话筒来的声音信号，利用控制电路部至少控制话筒的频率特性和增益特性，调整上述频率特性和上述增益特性，使其在50Hz～1.5KHz的范围内的规定频率中有规定的频率，生成成为用来抵消上述周围声音的声音源的信号，并通过上述第2输出端子供给上述头载耳机部的上述信号音响变换元件。
10.一种音响装置，其特征在于由头载耳机部和控制电路部构成，头载耳机部是装在使用者的头部上的部件，将用来检测上述使用者周围的声音的话筒和具有作为用来抵消上述使用者周围的声音的声音源的功能的信号音响变换元件装在头载耳机框体内，具有用来输出由上述话筒接收的声音信号的第1输出端子和用来输入对上述信号音响变换元件供给的声音信号的第1输入端子，控制电路部是与上述头载耳机部分开的另外的部件，具有与上述第1输出端子连接的第2输入端子和与上述第1输入端子连接的第2输出端子，同时，对于经上述第2输入端子输入的从上述头载耳机部的上述话筒来的声音信号，至少对话筒的频率特性和增益特性进行控制，生成成为用来抵消上述周围声音的声音源的信号，并通过上述第2输出端子供给上述头载耳机部的上述信号音响变换元件，用来抵消上述周围声音的电路结构是前馈方式。
11.一种音响装置，其特征在于由头载耳机部和控制电路部构成，头载耳机部是装在使用者的头部上的部件，将用来检测上述使用者周围的声音的话筒和具有作为用来抵消上述使用者周围的声音的声音源的功能的信号音响变换元件装在头载耳机框体内，具有用来输出由上述话筒接收的声音信号的第1输出端子和用来输入对上述信号音响变换元件供给的声音信号的第1输入端子，控制电路部是与上述头载耳机部分开的另外的部件，具有与上述第1输出端子连接的第2输入端子和与上述第1输入端子连接的第2输出端子，同时，对于经上述第2输入端子输入的从上述头载耳机部的上述话筒来的声音信号，至少对话筒的频率特性和增益特性进行控制，生成成为用来抵消上述周围声音的声音源的信号，并通过上述第2输出端子供给上述头载耳机部的上述信号音响变换元件，用来抵消上述周围声音的电路结构是反馈方式。
12.一种头载耳机，其特征在于将用来检测上述使用者周围的声音的话筒和具有作为用来抵消上述使用者周围的声音的声音源的功能的信号音响变换元件装在头载耳机框体内，具有用来输出由上述话筒接收的声音信号的输出端子和用来输入对上述信号音响变换元件供给的声音信号的输入端子。
13.一种头载耳机，其特征在于将用来检测上述使用者周围的声音的话筒、具有作为用来抵消上述使用者周围的声音的声音源的功能的信号音响变换元件和调整上述周围声音的抵消量的调整部装在框体内，具有用来输出由上述话筒接收的声音信号的输出端子和用来输入对上述信号音响变换元件供给的声音信号的输入端子。
14.如权利要求13记载的头载耳机，其特征在于上述调整部由对从上述话筒来的输出信号进行增益调整的装置构成。
15.如权利要求13记载的头载耳机，其特征在于上述调整部由对输入到上述信号音响变换元件上的信号进行增益调整的装置构成。
全文摘要
头载耳机部10和与该头载耳机部10一起构成消噪声头载耳机的控制电路部20分体地构成,头载耳机部10将用来检测上述使用者周围的声音的话筒14L、14R和具有作为用来抵消上述使用者周围的声音的声音源的功能的信号音响变换元件15L、15R装在头载耳机框体13L、13R内,控制电路部20为了使其特性离散小,在规定的频率上进行调整,使其达到规定的频率特性和增益特性。头载耳机部10还设有增益调整部16L、16R。
文档编号G10K11/178GK1287764SQ9980182
公开日2001年3月14日 申请日期1999年8月12日 优先权日1998年8月13日
发明者阿部健作, 鬼头和久, 西本博文, 矢吹惠子 申请人:索尼公司