ヘッドホン装置
【課題】ノイズキャンセリング処理の精度を向上させる。
【解決手段】第１、第２のハウジングと連結されたヘッドバンドと、第１、第２のハウジング内に収納された第１、第２のヘッドホンユニットと、第１、第２のヘッドホンユニットの近傍に設置された第１、第２のマイクロホンとを備える。第１のハウジング内に収納され、外部からの入力オーディオ信号およびマイクロホン信号を処理してノイズキャンセル処理後の第１、第２のオーディオ信号を生成する信号処理部を備える。第２のマイクロホンのマイクロホン信号が低出力インピーダンスのバッファ回路に供給され、バッファ回路の出力信号がヘッドバンドに配置された第１のケーブルを通じて信号処理部に供給される。第２のハウジング内に収納された第２のヘッドホンユニットに対して、信号処理部から第２のケーブルを通じて第２のオーディオ信号が供給される。
【解決手段】第１、第２のハウジングと連結されたヘッドバンドと、第１、第２のハウジング内に収納された第１、第２のヘッドホンユニットと、第１、第２のヘッドホンユニットの近傍に設置された第１、第２のマイクロホンとを備える。第１のハウジング内に収納され、外部からの入力オーディオ信号およびマイクロホン信号を処理してノイズキャンセル処理後の第１、第２のオーディオ信号を生成する信号処理部を備える。第２のマイクロホンのマイクロホン信号が低出力インピーダンスのバッファ回路に供給され、バッファ回路の出力信号がヘッドバンドに配置された第１のケーブルを通じて信号処理部に供給される。第２のハウジング内に収納された第２のヘッドホンユニットに対して、信号処理部から第２のケーブルを通じて第２のオーディオ信号が供給される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、ノイズキャンセリングヘッドホンに適用されるヘッドホン装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ノイズが存在する環境において、ノイズが充分に低くされたオーディオ信号を再生するノイズキャンセリングヘッドホンが知られている。ノイズキャンセリング処理は、各チャンネル毎になされる。従来のノイズキャンセリングヘッドホン装置では、左右のチャンネルのそれぞれのハウジング内にノイズキャンセリング処理回路を収納していた。
【０００３】
さらに、最近では、特許文献１に記載されているように、ノイズキャンセリング機能をデジタル化したデジタルノイズキャンセリングが実用化されている。デジタルノイズキャンセリングは、ヘッドホンに内蔵されたマイクロホンで検出したノイズをデジタル化し、信号処理を施すことによって、ノイズを打ち消す効果のある逆位相の音を発生させて、ノイズを低減する方式である。アナログノイズキャンセリング方式と比較して、デジタルノイズキャンセリングソフトウェアによって高精度のノイズキャンセリング用の信号の生成が可能となる。
【０００４】
通常、デジタルノイズキャンセリング処理部は、ＤＳＰ(Digital Signal Processor)を使用し、ＩＣ(Integrated Circuit)化された構成を有する。ＤＳＰの処理能力、処理速度によって、２チャンネルのノイズキャンセリング処理を行うことが可能である。この場合には、デジタルノイズキャンセリング処理部を左右のチャンネル間で共通とし、デジタルノイズキャンセリング処理部を一方のチャンネル例えばＬ（左）チャンネルのハウジング内に収納する。
【０００５】
ノイズキャンセリング処理部と他のＲ（右）チャンネルとの間では、Ｒチャンネルのヘッドホンユニットの近傍に設けられたマイクロホンからの信号（マイクロホン信号と適宜的称する）がヘッドバンドに沿って配されたケーブルを介してノイズキャンセリング処理部に供給される。ノイズキャンセリング処理部によって形成されたノイズキャンセリング後のＲチャンネルのオーディオ信号がヘッドバンドに沿って配されたケーブルを介してヘッドホンユニットに供給される。
【０００６】
従来のオーバーヘッド型（ヘッドバンド型とも称される）ヘッドホン装置においては、Ｒチャンネルのマイクロホン信号をＬチャンネルに伝送する場合、シールド線を使用するのが普通であった。シールド線は、内部導線（１本または複数本の被覆付き導線）の周囲を外部導線（細い導線または金属箔）でくるんだ構造のケーブルのことである。外部導線がグラウンド電位とされる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−１２２７２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
外部導線によってノイズが内部導線に入り込むことが防止され、また、内部導線からのノイズの輻射も減少させることができる。しかしながら、シールド線は、外部導線を有しないケーブルと比較して耐久性が弱い問題があった。したがって、ヘッドホン装置を折りたたみ可能な構成とするために、ヘッドバンドと左右のハウジングとの連結部を折り曲げ自在とした場合には、折り曲げ操作を繰り返した場合に、シールド線が断線するおそれがあった。シールド線に代えて外を導線を有しないケーブルを使用すると、マイクロホンで検出したノイズ成分に対してノイズが重畳されてしまい、ノイズキャンセリング処理の精度が低下する問題が生じる。
【０００９】
したがって、本開示は、マイクロホンの検出した信号にノイズが重畳されることを防止して、高精度のノイズキャンセリング処理を多能とするヘッドホン装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述の課題を解決するために、本開示は、第１および第２のハウジングと、
第１および第２のハウジングと連結されたヘッドバンドと、
第１および第２のハウジング内に収納された第１および第２のヘッドホンユニットと、
第１および第２のヘッドホンユニットの近傍に設置された第１および第２のマイクロホンと、
第１のハウジング内に収納され、外部からの入力オーディオ信号および第１および第２のマイクロホンによって検出されたマイクロホン信号を処理して第１および第２のヘッドホンユニットに供給されるノイズキャンセル処理後の第１および第２のオーディオ信号を生成する信号処理部とを備え、
第２のハウジング内に収納された第２のマイクロホンのマイクロホン信号が低出力インピーダンスのバッファ回路に供給され、バッファ回路の出力信号がヘッドバンドに配置された第１のケーブルを通じて信号処理部に供給され、
第２のハウジング内に収納された第２のヘッドホンユニットに対して、信号処理部からヘッドバンドに配置された第２のケーブルを通じて第２のオーディオ信号が供給されるヘッドホン装置である。
好ましくは、第１のケーブルは、導線の周りに外部導体を持たないケーブルである。
【発明の効果】
【００１１】
本開示では、マイクロホン信号をヘッドバンドに配置された第１のケーブルを介して伝送する場合に、低出力インピーダンスのバッファ回路を介してマイクロホン信号を送り出す。したがって、マイクロホン信号に対してノイズが重畳することを防止することができ、高精度のノイズキャンセリング処理を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本開示に適用できるフィードバック方式のノイズキャンセリングヘッドホンの一例を示すブロック図である。
【図２】本開示に適用できるフィードフォワード方式のノイズキャンセリングヘッドホンの一例を示すブロック図である。
【図３】本開示によるヘッドホンの外観を示す正面図である。
【図４】本開示によるヘッドホンをヘッドホンケースに収納する場合の説明に使用する略線図である。
【図５】従来のノイズキャンセリングヘッドホンの接続関係を示すブロック図である。
【図６】本開示によるノイズキャンセリングヘッドホンの接続関係を示すブロック図である。
【図７】本開示によるノイズキャンセリングヘッドホンのより具体的な接続関係を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に説明する実施の形態は、この発明の好適な具体例であり、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、この発明の範囲は、以下の説明において、特にこの発明を限定する旨の記載がない限り、これらの実施の形態に限定されないものとする。
【００１４】
「本開示に使用できるノイズキャンセリング装置」
本開示に使用できるノイズキャンセリングシステムの一例を説明する。ノイズキャンセリングシステムには、フィードバック方式とフィードフォワード方式とがある。
【００１５】
「フィードバック方式のノイズキャンセリングシステム」
まず、フィードバック方式のノイズキャンセリングシステムについて説明する。図１は、このフィードバック方式のノイズキャンセリング機能を搭載したヘッドホン装置の構成例を示すブロック図である。
【００１６】
図１においては、説明の簡単のため、ヘッドホン装置のリスナ（聴取者）１の右耳側の部分のみについての構成を示している。これは、後述するフィードフォワード方式のノイズキャンセリングシステムを説明する場合も同様である。
【００１７】
図１では、リスナ１がヘッドホン装置を装着したことにより、リスナ１の右耳が右耳用ハウジング２により覆われている状態を示している。ハウジング２の内側には、電気信号であるオーディオ信号を音響再生するヘッドホンドユニット（ドライバーユニットとも称される）３が設けられている。
【００１８】
入力端子４からの入力オーディオ信号、例えば音楽信号がイコライザ回路５および加算回路６を通じてパワーアンプ７に供給され、このパワーアンプ７の出力音楽信号がヘッドホンユニット３に供給されて再生される。これにより、リスナ１の右耳に対して音楽信号の再生音が放音される。
【００１９】
オーディオ信号入力端子４は、携帯型音楽再生装置のヘッドホンジャックに差し込まれるヘッドホンプラグから構成されるものである。このノイズキャンセリングシステムにおいては、オーディオ信号入力端子４と、左右の耳用のヘッドホンユニット３との間のオーディオ信号伝送路中には、イコライザ回路５、加算回路６、パワーアンプ７の他、ノイズキャンセリング処理部１０が設けられる。
【００２０】
このノイズキャンセリング処理部１０は、マイクロホン１１、マイクロホンアンプ１２、ノイズ低減用のフィルタ回路１３などを備える。図示しないが、ノイズキャンセリング処理部１０と、ヘッドホンユニット３、マイクロホン１１、また、オーディオ信号入力端子４を構成するヘッドホンプラグとの間は、接続ケーブルで接続されている。１０ａ，１０ｂ，１０ｃは、ヘッドホン装置に対してケーブルが接続される接続端子部である。
【００２１】
この図１に示すノイズキャンセリングシステムでは、リスナ１の音楽聴取環境において、ハウジング２の外のノイズ源８から、ハウジング２内のリスナ１の音楽聴取位置に入り込むノイズをフィードバック方式で低減する。これにより、リスナ１は、音楽を良好な環境で聴取することができるようにされる。
【００２２】
フィードバック方式のノイズキャンセリングシステムにおいては、リスナ１の音楽聴取位置であるところの、ノイズとノイズキャンセル用オーディオ信号の音響再生音とを合成する音響合成位置でのノイズをマイクロホン１１で収音するものである。
【００２３】
したがって、このフィードバック方式のノイズキャンセリングシステムにおいては、ノイズ収音用のマイクロホン１１は、ハウジング（ハウジング部）２の内側となるノイズキャンセルポイントＰｃに設けられる。このマイクロホン１１の位置の音が制御点となるため、ノイズ減衰効果を考慮し、ノイズキャンセルポイントＰｃは、通常耳に近い位置、つまりヘッドホンユニット３の振動板前面とされ、この位置に、マイクロホン１１が設けられる。
【００２４】
ノイズキャンセリングシステムにおいては、そのマイクロホン１１で収音したノイズの逆相成分を、ノイズキャンセル用オーディオ信号生成部（以下、ノイズキャンセリング用オーディオ信号生成部という）で、ノイズキャンセル用オーディオ信号（以下、ノイズキャンセリング用オーディオ信号）として生成する。そして、その生成したノイズキャンセリング用オーディオ信号をヘッドホンユニット３に供給して音響再生することで、外部からハウジング２内に入ってきたノイズを低減させる。
【００２５】
ここで、ノイズ源８におけるノイズと、ハウジング２内に入り込んだノイズ８´とは同じ特性ではない。しかし、フィードバック方式のノイズキャンセリングシステムにおいては、ハウジング２内に入り込んだノイズ８´、すなわち、キャンセル対象のノイズ８´を、マイクロホン１１で収音することになる。
【００２６】
したがって、フィードバック方式では、ノイズキャンセリング用オーディオ信号生成部は、マイクロホン１１によりノイズキャンセルポイントＰｃで収音したノイズ８´をキャンセルするように、ノイズ８´の逆相成分を生成すればよい。
【００２７】
フィードバック方式のノイズキャンセリング用オーディオ信号生成部として、デジタルフィルタ回路１３を用いる。デジタルフィルタ回路１３は、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）１５と、その前段に設けられるＡ／Ｄ変換回路１４と、その後段に設けられるＤ／Ａ変換回路１６とで構成される。
【００２８】
マイクロホン１１で収音された得られたアナログオーディオ信号は、マイクアンプ１２を通じてデジタルフィルタ回路１３に供給され、Ａ／Ｄ変換回路１４によりデジタルオーディオ信号に変換される。そして、そのデジタルオーディオ信号がＤＳＰ１５に供給される。
【００２９】
ＤＳＰ１５には、フィードバック方式のデジタルノイズキャンセリング用オーディオ信号を生成するためのデジタルフィルタが構成される。このデジタルフィルタは、これに入力されるデジタルオーディオ信号から、これに設定されるパラメータとしてのフィルタ係数に応じた特性の前記デジタルノイズキャンセリング用オーディオ信号を生成する。ＤＳＰ１５のデジタルフィルタに設定されるフィルタ係数は、予め、所定のフィルタ係数が設定されるようにされる。
【００３０】
実際的な複数種の再生音響環境に応じたフィルタ係数をメモリに記憶しておき、ユーザが、そのときの再生音響環境に応じてメモリから選択して、デジタルフィルタに設定するようにしてもよい。例えば航空機内の騒音をキャンセルするためのフィルタ係数、電車やバス車内の騒音をキャンセルするためのフィルタ係数、オフィス、勉強部屋などのＯＡ機器や空調機器の騒音キャンセルするためのフィルタ係数等を選択的に設定可能としても良い。
【００３１】
ＤＳＰ１５で生成されたデジタルノイズキャンセリング用オーディオ信号は、Ｄ／Ａ変換回路１６においてアナログノイズキャンセリング用オーディオ信号に変換される。そして、このアナログノイズキャンセリング用オーディオ信号が、デジタルフィルタ回路１３の出力信号として加算回路６に供給される。この加算回路６には、入力オーディオ信号（音楽信号など）が入力端子４およびイコライザ回路５を通じて供給される。イコライザ回路５は、入力オーディオ信号の音特補正を行なう。
【００３２】
加算回路６の加算結果のオーディオ信号は、パワーアンプ７を通じてヘッドホンユニット３に供給されて、音響再生される。この音響再生されてヘッドホンユニット３により放音される音声には、デジタルフィルタ１３において生成されたノイズキャンセリング用オーディオ信号による音響再生成分が含まれる。このヘッドホンユニット３で音響再生された放音された音声のうちの、ノイズキャンセリング用オーディオ信号による音響再生成分とノイズ８´とが、音響合成されることにより、ノイズキャンセルポイントＰｃでは、ノイズ８´が低減（キャンセル）される。
【００３３】
なお、図１の構成において、イコライザ回路５および加算回路６の処理をデジタル信号処理で行うようにしても良い。例えばＤＳＰ１５がこれらの処理を行うことができる。好ましくは、他方のチャンネルのノイズキャンセリング処理も、ノイズキャンセリング処理部１０が行うようになされる。ノイズキャンセリング処理部１０を左右のチャンネルで共用することによって、軽量化、コストの低減が可能となる。
【００３４】
「フィードフォワード方式のノイズキャンセリングシステム」
図２は、フィードフォワード方式のノイズキャンセリングシステムを説明するためのブロック図である。図２において、図１における場合と同様の部分については、同一参照符号を付してある。この図２の例におけるノイズキャンセリング処理部２０は、マイクロホン２１、マイクアンプ２２、ノイズ低減用のデジタルフィルタ回路２３を備える構成とされている。
【００３５】
ノイズキャンセリング処理部２０は、前述したフィードバック方式のノイズキャンセリング処理部１０と同様に、ヘッドホンユニット３、マイクロホン２１、オーディオ信号入力端子４を構成するヘッドホンプラグと接続ケーブルで接続されている。２０ａ，２０ｂ，２０ｃは、ノイズキャンセリング処理部２３に対して接続ケーブルが接続される接続端子部である。
【００３６】
図２の例では、リスナ１の音楽聴取環境において、ハウジング２の外のノイズ源８から、ハウジング２内のリスナ１の音楽聴取位置に入り込むノイズをフィードフォワード方式で低減して、音楽を良好な環境で聴取することができるようにする。
【００３７】
フィードフォワード方式のノイズキャンセリングシステムは、基本的には、図２に示すように、ハウジング２の外部にマイクロホン２１が設置されている。そして、このノイズキャンセリングシステムでは、このマイクロホン２１で、収音したノイズ８に対して適切なフィルタリング処理をしてノイズキャンセル用オーディオ信号を生成する。そして、この生成したノイズキャンセル用オーディオ信号を、ハウジング２の内部のヘッドホンユニット３にて音響再生し、リスナ１の耳に近いところで、ノイズ（ノイズ８´）をキャンセルするようにする。
【００３８】
マイクロホン２１で収音されるノイズ８と、ハウジング２内のノイズ８´とは、両者の空間的位置の違い（ハウジング２の外と内の違いを含む）に応じた異なる特性となる。したがって、フィードフォワード方式では、マイクロホン２１で収音したノイズ源８からのノイズと、ノイズキャンセルポイントＰｃにおけるノイズ８´との空間伝達関数の違いを見込んで、ノイズキャンセリング用オーディオ信号を生成するようにする。
【００３９】
フィードフォワード方式のノイズキャンセリング用オーディオ信号生成部として、デジタルフィルタ回路２３を用いる。デジタルフィルタ回路２３は、デジタルフィルタ回路１３と同様に、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）２５と、その前段に設けられるＡ／Ｄ変換回路２４と、その後段に設けられるＤ／Ａ変換回路２６とで構成される。
【００４０】
マイクロホン２１で収音された得られたアナログオーディオ信号は、マイクアンプ２２を通じてデジタルフィルタ回路２３に供給され、Ａ／Ｄ変換回路２４によりデジタルオーディオ信号に変換される。そして、そのデジタルオーディオ信号がＤＳＰ２５に供給される。
【００４１】
ＤＳＰ２５には、フィードフォワード方式のデジタルノイズキャンセリング用オーディオ信号を生成するためのデジタルフィルタが構成される。このデジタルフィルタは、これに入力されるデジタルオーディオ信号から、これに設定されるパラメータとしてのフィルタ係数に応じた特性の前記デジタルノイズキャンセリング用オーディオ信号を生成する。ＤＳＰ２５のデジタルフィルタに設定されるフィルタ係数は、前述のＤＳＰ１５の場合と同様にして設定される。ＤＳＰ２５のデジタルフィルタでは、設定されたフィルタ係数に応じたデジタルノイズキャンセル用オーディオ信号を生成する。
【００４２】
ＤＳＰ２５で生成されたデジタルノイズキャンセル用オーディオ信号は、Ｄ／Ａ変換回路２６においてアナログノイズキャンセリング用オーディオ信号に変換される。そして、このアナログノイズキャンセリング用オーディオ信号が、デジタルフィルタ回路２３の出力信号として加算回路６に供給される。
【００４３】
この加算回路６には、ヘッドホンによりリスナ１が聴取したいとされる入力オーディオ信号（音楽信号など）が入力端子４およびイコライザ回路５を通じて供給される。イコライザ回路５は、入力オーディオ信号の音特補正を行なう。
【００４４】
加算回路６の加算結果のオーディオ信号は、パワーアンプ７を通じてヘッドホンユニット３に供給されて、再生される。この再生されてヘッドホンユニット３により放音される音声には、デジタルフィルタ２３において生成されたノイズキャンセリング用オーディオ信号による音響再生成分が含まれる。このヘッドホンユニット３で音響再生された放音された音声のうちの、ノイズキャンセリング用オーディオ信号による音響再生成分とノイズ８´とが、音響合成されることにより、ノイズキャンセルポイントＰｃでは、ノイズ８´が低減（キャンセル）される。
【００４５】
デジタルフィルタ回路２３の構成は、デジタルフィルタ回路１３と同様であるが、ＤＳＰ１５、ＤＳＰ２５で構成されるデジタルフィルタに供給するフィルタ係数が、フィードバック方式のものであるか、フィードフォワード方式のものであるかの点が異なっている。
【００４６】
なお、図２の構成において、イコライザ回路５および加算回路６の処理をデジタル信号処理で行うようにしても良い。例えばＤＳＰ２５がこれらの処理を行うことができる。好ましくは、他方のチャンネルのノイズキャンセリング処理も、ノイズキャンセリング処理部２０が行うようになされる。ノイズキャンセリング処理部２０を左右のチャンネルで共用することによって、軽量化、コストの低減が可能となる。
【００４７】
「ヘッドホン装置の外観」
図３は、ノイズキャンセリングヘッドフォンの外観を示す正面図である。図３に示すように、ノイズキャンセリングヘッドフォン４１は、ヘッドバンド４３、２つのスライダ４５Ｌ，４５Ｒ、２つのハンガ４７Ｌ，４７Ｒ、２つのハウジング２Ｌ，２Ｒ、２つのイヤパッド５５Ｌ，５５Ｒから構成される。イヤパッド５５Ｌ，５５Ｒは、ウレタンなどの柔軟性を有する素材とそれを被覆する合成皮革などにより高い気密性および柔軟性を有するように構成されている。イヤパッド５５Ｌ，５５Ｒの略中央の開口部を覆うようにネットが設けられている。
【００４８】
ヘッドバンド４３はユーザの頭部に沿うように湾曲状に形成されており、ヘッドホン装着状態においてユーザの頭頂部に接することによりヘッドホン４１全体を支持するものである。ヘッドバンド４３はプラスチックなどの合成樹脂、金属などを用いて構成されており、所定の剛性および弾性を有することにより可撓性を備えている。これにより、装着時にはハウジング２Ｌ，２Ｒおよびイヤパッド５５Ｌ、５５Ｒをユーザの側頭部方向に押圧してヘッドホン１の装着状態を維持することができる。
【００４９】
スライダ４５Ｌ，４５Ｒは、ヘッドバンド４３の両端に設けられている。そして、スライダ４５Ｌ，４５Ｒには、ハンガ４７Ｌ，４７Ｒが設けられている。スライダ４５Ｌ，４５Ｒは、ヘッドバンド４３内部において摺動可能に構成されている。スライダ４５Ｌ，４５Ｒが摺動することにより、ハンガ４７Ｌ，４７Ｒをヘッドバンド４３に対して下方または上方に移動させることができる。
【００５０】
ヘッドホン４１の装着時には、ユーザの頭部の大きさや耳と頭頂部との距離などに合わせてスライダ４５Ｌ，４５Ｒの伸縮度合いを調整することにより、ハウジング２Ｌ，２Ｒおよびイヤパッド５５Ｌ、５５Ｒをユーザの耳に対向する位置に合わせることができる。これにより、ユーザは自らの身体的特徴や嗜好に応じた装着感を得ることができる。一方、ヘッドホン４１を使用しない場合には、スライダ４５Ｌ，４５Ｒを縮めた状態にすることにより、保管スペースを節約することができる。
【００５１】
ハンガ４７Ｌ，４７Ｒは、スライダ４３の両端に設けられており、ハウジング２Ｌ，２Ｒを回動自在に支持するものである。本開示においては、ハンガ４７Ｌ，４７Ｒとスライダ４５Ｌ，４５Ｒとがヒンジを介して接続されている。これにより、ハンガ４７Ｌ，４７Ｒが折り曲げ可能となっている。さらに、ハンガ４７Ｌ，４７Ｒの先端が二股状とされ、ハウジング２Ｌ，２Ｒが回動自在に支持される。さらに、ハンガ４７Ｌ，４７Ｒが分割構成とされ、互いに回転軸を介して接続されていることにより、回転可能に構成されている。
【００５２】
ハウジング２Ｌおよび２Ｒには、それぞれヘッドホンユニット３およびマイクロホン１１（または２１）が収納されている。一方のチャンネル例えばＬチャンネルのハウジング２Ｌの内部にノイズキャンセリング処理部１０（または２０）が配置されている。さらに、ハウジング２Ｌ内にヘッドホン装置の全体を制御するコントローラとしてのマイクロコンピュータが配置されている。マイクロホンとしては、例えばコンデンサ型マイクロホンが使用される。さらに、ハウジング２Ｌ内に電源としての電池（例えば充電可能電池）が格納されている。
【００５３】
一対のハウジング２Ｌから接続コード４８が導出されている。接続コード４８は、内部にＬチャンネル用導線、Ｒチャンネル用導線、グランド線などが挿通しており、ヘッドホン４１に音声信号を伝送するためのものである。接続コード４８の他端にはプラグ（図示せず。）が設けられている。そのプラグがＭＰ３プレーヤなどの音声再生装置（図示せず。）に接続されることにより、ヘッドホン４１が音声再生装置に接続される。
【００５４】
接続コード４８が接続されてない他方のハウジング２Ｒ内のユニットを駆動するために、ハウジング２Ｌと、ハウジング２Ｒとの間には、例えばヘッドバンド４３の溝または内部空間を通って接続コード（図示せず）が設けられている。この接続コードは、ハウジング２Ｒ内のヘッドホンユニットに接続される。さらに、ハウジング２Ｒ内のマイクロホンのマイクロホン信号がハウジング２Ｒからハウジング２Ｌ内のノイズキャンセリング処理部に対して伝送される。このハウジング２Ｌおよび２Ｒ間に渡されるコードとしては、折り曲げによる破断を防止するために、外部導線を有しないケーブル（すなわち、シールド線ではないケーブル）が使用される。
【００５５】
上述したヘッドホン装置を例えば収納ケースに対して収納する場合には、図４Ａに示すように、最初にハウジング２Ｌ，２Ｒをほぼ９０度回転させ、図４Ｂに示すように、イヤパッド５５Ｌ、５５Ｒによって囲まれた音放射面が上方を向くようにする。
【００５６】
次に、図４Ｃに示すように、ハウジング２Ｌ，２Ｒとハンガ４７Ｌ，４７Ｒとの連結部分を折り曲げてハウジング２Ｌ，２Ｒがヘッドバンド４３の内側の空間内に配置されるようにする。そして、図４Ｄに示すように、箱状のヘッドホンケース５１の収納空間内に収納される。ヘッドホンケース５１は、ヘッドホン収納部を覆う蓋５２を有している。
【００５７】
「ノイズキャンセリングヘッドホンの接続関係」
図５を参照して従来のノイズキャンセリングヘッドホンの接続について説明する。一例としてフィードバック方式のノイズキャンセリングヘッドホンについて説明する。上述したように、デジタルフィルタ回路１３を有するノイズキャンセリング処理部１０がＬチャンネルのハウジング２Ｌ内に設けられている。ノイズキャンセリング処理部１０に対して入力端子４Ｌおよび４Ｒからそれぞれ左右の入力オーディオ信号が供給される。
【００５８】
ＬチャンネルおよびＲチャンネルのそれぞれにおいてノイズキャンセリング処理がなされる。ノイズキャンセリング処理のために、マイクロホン１１Ｌからのマイクロホン信号がノイズキャンセリング処理部１０に供給され、マイクロホン１１Ｒからのマイクロホン信号がノイズキャンセリング処理部１０に供給される。各マイクロホン信号から形成された信号によって入力オーディオ信号中のノイズ成分が低減され、ノイズ低減後のオーディオ信号がヘッドホンユニット３Ｌおよび３Ｒにそれぞれ供給される。
【００５９】
ノイズキャンセリング処理部１０は、左右のチャンネルで共用され、例えばＬチャンネルのハウジング２Ｌ内に設けられている。したがって、Ｒチャンネルのマイクロホン１１Ｒの出力信号がケーブル２８を介してノイズキャンセリング処理部１０に供給され、ノイズ低減後のＲチャンネルのオーディオ信号がケーブル２７を介してヘッドホンユニット３Ｒに対して供給される。ケーブル２６および２７は、外部導線２６を有するシールド線が使用される。外部導線２６がグラウンドに接続され、ノイズの影響を受けないようにされている。
【００６０】
上述したように、ハウジング２Ｌ，２Ｒとハンガ４７Ｌ，４７Ｒとの間が折り曲げ自在とされていると、シールド線が断線するおそれがあり、耐久性の点で問題があった。そこで、本開示では、シールド線を使用しないで、図６に示すように、外部導線を有しないケーブル３１および３２によって、ノイズキャンセリング処理部１０からヘッドホンユニット３Ｒに対してＲチャンネルのオーディオ信号を伝送すると共に、マイクロホン１１Ｒからのマイクロホン信号をノイズキャンセリング処理部１０に対して伝送する。
【００６１】
シールド線を使用しないと、ノイズ成分がＲチャンネルのマイクロホン信号に重畳され、ノイズキャンセリング処理の精度が低下する。この問題を解決するために、バッファ回路３３Ｒが設けられ、マイクロホン１１Ｒのマイクロホン信号がバッファ回路３３Ｒを介してケーブル３２に送出される。設けないでも良いが、左右のバランスを保つために、Ｌチャンネルのマイクロホン１１Ｌの出力信号がバッファ３３Ｌを介してノイズキャンセリング処理部１０に供給される。
【００６２】
マイクロホン１１Ｒの出力インピーダンスが高いので、バッファ回路３３Ｒは、出力インピーダンスを低いものにする。その結果、マイクロホン信号が低出力インピーダンスでケーブル３２に送出され、ノイズキャンセリング処理部１０に受け取られ、ノイズが重畳されにくくできる。高出力インピーダンスでケーブル３２に送出されると、ノイズの影響を受けやすくなる。ヘッドホンユニット３Ｒに対するＲチャンネルのオーディオ信号の場合、ノイズキャンセリング処理部１０の出力インピーダンスが低く、また、ゲインが比較的大きいので、ノイズの影響を受けないようにできる。さらに、ノイズの影響によって、ノイズキャンセリング処理の精度の低下が生じることがない。
【００６３】
図７に示すように、バッファ回路３３Ｒは、例えばトランジスタ３４を使用したエミッタフォロワ回路の構成とされる。トランジスタ３４のベースに対してマイクロホン１１Ｒの出力信号がコンデンサ３５を介して供給される。マイクロホン１１Ｒは、例えばコンデンサ型マイクロホンである。なお、図７においては、簡単のため、Ｌチャンネル側の構成については省略されている。
【００６４】
Ｌチャンネル側からケーブル３８を介して電源３６の電源電圧が電源回路（レギュレータ）３７に供給される。電源回路３７によって形成された直流電圧がマイクロホン１１Ｒに対してバイアス電圧として供給されると共に、トランジスタ３４のコレクタに供給される。トランジスタ３４のエミッタから取り出されたマイクロホン信号がケーブル３２ａを通じてノイズキャンセリング処理部１０に伝送される。ケーブル３２ｂは、マイクロホン信号のグラウンド側のケーブルである。ヘッドホンユニット３Ｒに対してもケーブル３１ａおよび３１ｂを通じて右チャンネルのオーディオ信号が供給される。
【００６５】
なお、本開示は、以下のような構成も取ることができる。
（１）
第１および第２のハウジングと、
前記第１および第２のハウジングと連結されたヘッドバンドと、
前記第１および第２のハウジング内に収納された第１および第２のヘッドホンユニットと、
前記第１および第２のヘッドホンユニットの近傍に設置された第１および第２のマイクロホンと、
前記第１のハウジング内に収納され、外部からの入力オーディオ信号および前記第１および第２のマイクロホンによって検出されたマイクロホン信号を処理して前記第１および第２のヘッドホンユニットに供給されるノイズキャンセル処理後の第１および第２のオーディオ信号を生成する信号処理部とを備え、
前記第２のハウジング内に収納された前記第２のマイクロホンのマイクロホン信号が低出力インピーダンスのバッファ回路に供給され、前記バッファ回路の出力信号が前記ヘッドバンドに配置された第１のケーブルを通じて前記信号処理部に供給され、
前記第２のハウジング内に収納された前記第２のヘッドホンユニットに対して、前記信号処理部から前記ヘッドバンドに配置された第２のケーブルを通じて前記第２のオーディオ信号が供給されるヘッドホン装置。
（２）
前記第１のケーブルは、導線の周りに外部導体を持たないケーブルである（１）に記載のヘッドホン装置。
（３）
前記第１および第２のハウジングと前記ヘッドバンドとが可動に連結される（１）に記載のヘッドホン装置。
（４）
前記第１および第２のハウジングと前記ヘッドバンドとが回転、折り曲げまたは伸縮自在に連結される（３）に記載のヘッドホン装置。
（５）
前記第１のマイクロホンのマイクロホン信号がバッファ回路に供給され、前記バッファ回路の出力信号が前記信号処理部に供給される（１）に記載のヘッドホン装置。
（６）
前記信号処理部は、前記入力オーディオ信号、並びに前記第１および第２のマイクロホンによって検出されたマイクロホン信号をデジタル信号に変換し、デジタル信号処理部によって、前記第１および第２のオーディオ信号を生成する（１）に記載のヘッドホン装置。
【００６６】
「変形例」
以上、本開示の実施形態について具体的に説明したが、上述の各実施形態に限定されるものではなく、本開示の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。例えば、バッファ回路としては、エミッタフォロワ回路に限らず、演算増幅器等を使用しても良い。さらに、フィードバック方式に限らず、フィードフォワード方式のノイズキャンセリングを使用しても良い。
【００６７】
また、上述の実施形態の構成、方法、工程、形状、材料および数値などは、本開示の主旨を逸脱しない限り、互いに組み合わせることが可能である。
【符号の説明】
【００６８】
１・・・リスナ
２、２Ｌ、２Ｒ・・・ハウジング
３、３Ｌ、３Ｒ・・・ヘッドホンユニット
１０、２０・・・ノイズキャンセリング処理部
１１、１１Ｌ、１１Ｒ、２１・・・マイクロホン
１５・・・ＤＳＰ
３３Ｌ，３３Ｒ・・・バッファ回路
３４・・・トランジスタ（エミッタフォフロワ回路）
４１・・・ノイズキャンセリングヘッドホン
４３・・・ヘッドバンド
【技術分野】
【０００１】
本開示は、ノイズキャンセリングヘッドホンに適用されるヘッドホン装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ノイズが存在する環境において、ノイズが充分に低くされたオーディオ信号を再生するノイズキャンセリングヘッドホンが知られている。ノイズキャンセリング処理は、各チャンネル毎になされる。従来のノイズキャンセリングヘッドホン装置では、左右のチャンネルのそれぞれのハウジング内にノイズキャンセリング処理回路を収納していた。
【０００３】
さらに、最近では、特許文献１に記載されているように、ノイズキャンセリング機能をデジタル化したデジタルノイズキャンセリングが実用化されている。デジタルノイズキャンセリングは、ヘッドホンに内蔵されたマイクロホンで検出したノイズをデジタル化し、信号処理を施すことによって、ノイズを打ち消す効果のある逆位相の音を発生させて、ノイズを低減する方式である。アナログノイズキャンセリング方式と比較して、デジタルノイズキャンセリングソフトウェアによって高精度のノイズキャンセリング用の信号の生成が可能となる。
【０００４】
通常、デジタルノイズキャンセリング処理部は、ＤＳＰ(Digital Signal Processor)を使用し、ＩＣ(Integrated Circuit)化された構成を有する。ＤＳＰの処理能力、処理速度によって、２チャンネルのノイズキャンセリング処理を行うことが可能である。この場合には、デジタルノイズキャンセリング処理部を左右のチャンネル間で共通とし、デジタルノイズキャンセリング処理部を一方のチャンネル例えばＬ（左）チャンネルのハウジング内に収納する。
【０００５】
ノイズキャンセリング処理部と他のＲ（右）チャンネルとの間では、Ｒチャンネルのヘッドホンユニットの近傍に設けられたマイクロホンからの信号（マイクロホン信号と適宜的称する）がヘッドバンドに沿って配されたケーブルを介してノイズキャンセリング処理部に供給される。ノイズキャンセリング処理部によって形成されたノイズキャンセリング後のＲチャンネルのオーディオ信号がヘッドバンドに沿って配されたケーブルを介してヘッドホンユニットに供給される。
【０００６】
従来のオーバーヘッド型（ヘッドバンド型とも称される）ヘッドホン装置においては、Ｒチャンネルのマイクロホン信号をＬチャンネルに伝送する場合、シールド線を使用するのが普通であった。シールド線は、内部導線（１本または複数本の被覆付き導線）の周囲を外部導線（細い導線または金属箔）でくるんだ構造のケーブルのことである。外部導線がグラウンド電位とされる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−１２２７２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
外部導線によってノイズが内部導線に入り込むことが防止され、また、内部導線からのノイズの輻射も減少させることができる。しかしながら、シールド線は、外部導線を有しないケーブルと比較して耐久性が弱い問題があった。したがって、ヘッドホン装置を折りたたみ可能な構成とするために、ヘッドバンドと左右のハウジングとの連結部を折り曲げ自在とした場合には、折り曲げ操作を繰り返した場合に、シールド線が断線するおそれがあった。シールド線に代えて外を導線を有しないケーブルを使用すると、マイクロホンで検出したノイズ成分に対してノイズが重畳されてしまい、ノイズキャンセリング処理の精度が低下する問題が生じる。
【０００９】
したがって、本開示は、マイクロホンの検出した信号にノイズが重畳されることを防止して、高精度のノイズキャンセリング処理を多能とするヘッドホン装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述の課題を解決するために、本開示は、第１および第２のハウジングと、
第１および第２のハウジングと連結されたヘッドバンドと、
第１および第２のハウジング内に収納された第１および第２のヘッドホンユニットと、
第１および第２のヘッドホンユニットの近傍に設置された第１および第２のマイクロホンと、
第１のハウジング内に収納され、外部からの入力オーディオ信号および第１および第２のマイクロホンによって検出されたマイクロホン信号を処理して第１および第２のヘッドホンユニットに供給されるノイズキャンセル処理後の第１および第２のオーディオ信号を生成する信号処理部とを備え、
第２のハウジング内に収納された第２のマイクロホンのマイクロホン信号が低出力インピーダンスのバッファ回路に供給され、バッファ回路の出力信号がヘッドバンドに配置された第１のケーブルを通じて信号処理部に供給され、
第２のハウジング内に収納された第２のヘッドホンユニットに対して、信号処理部からヘッドバンドに配置された第２のケーブルを通じて第２のオーディオ信号が供給されるヘッドホン装置である。
好ましくは、第１のケーブルは、導線の周りに外部導体を持たないケーブルである。
【発明の効果】
【００１１】
本開示では、マイクロホン信号をヘッドバンドに配置された第１のケーブルを介して伝送する場合に、低出力インピーダンスのバッファ回路を介してマイクロホン信号を送り出す。したがって、マイクロホン信号に対してノイズが重畳することを防止することができ、高精度のノイズキャンセリング処理を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本開示に適用できるフィードバック方式のノイズキャンセリングヘッドホンの一例を示すブロック図である。
【図２】本開示に適用できるフィードフォワード方式のノイズキャンセリングヘッドホンの一例を示すブロック図である。
【図３】本開示によるヘッドホンの外観を示す正面図である。
【図４】本開示によるヘッドホンをヘッドホンケースに収納する場合の説明に使用する略線図である。
【図５】従来のノイズキャンセリングヘッドホンの接続関係を示すブロック図である。
【図６】本開示によるノイズキャンセリングヘッドホンの接続関係を示すブロック図である。
【図７】本開示によるノイズキャンセリングヘッドホンのより具体的な接続関係を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に説明する実施の形態は、この発明の好適な具体例であり、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、この発明の範囲は、以下の説明において、特にこの発明を限定する旨の記載がない限り、これらの実施の形態に限定されないものとする。
【００１４】
「本開示に使用できるノイズキャンセリング装置」
本開示に使用できるノイズキャンセリングシステムの一例を説明する。ノイズキャンセリングシステムには、フィードバック方式とフィードフォワード方式とがある。
【００１５】
「フィードバック方式のノイズキャンセリングシステム」
まず、フィードバック方式のノイズキャンセリングシステムについて説明する。図１は、このフィードバック方式のノイズキャンセリング機能を搭載したヘッドホン装置の構成例を示すブロック図である。
【００１６】
図１においては、説明の簡単のため、ヘッドホン装置のリスナ（聴取者）１の右耳側の部分のみについての構成を示している。これは、後述するフィードフォワード方式のノイズキャンセリングシステムを説明する場合も同様である。
【００１７】
図１では、リスナ１がヘッドホン装置を装着したことにより、リスナ１の右耳が右耳用ハウジング２により覆われている状態を示している。ハウジング２の内側には、電気信号であるオーディオ信号を音響再生するヘッドホンドユニット（ドライバーユニットとも称される）３が設けられている。
【００１８】
入力端子４からの入力オーディオ信号、例えば音楽信号がイコライザ回路５および加算回路６を通じてパワーアンプ７に供給され、このパワーアンプ７の出力音楽信号がヘッドホンユニット３に供給されて再生される。これにより、リスナ１の右耳に対して音楽信号の再生音が放音される。
【００１９】
オーディオ信号入力端子４は、携帯型音楽再生装置のヘッドホンジャックに差し込まれるヘッドホンプラグから構成されるものである。このノイズキャンセリングシステムにおいては、オーディオ信号入力端子４と、左右の耳用のヘッドホンユニット３との間のオーディオ信号伝送路中には、イコライザ回路５、加算回路６、パワーアンプ７の他、ノイズキャンセリング処理部１０が設けられる。
【００２０】
このノイズキャンセリング処理部１０は、マイクロホン１１、マイクロホンアンプ１２、ノイズ低減用のフィルタ回路１３などを備える。図示しないが、ノイズキャンセリング処理部１０と、ヘッドホンユニット３、マイクロホン１１、また、オーディオ信号入力端子４を構成するヘッドホンプラグとの間は、接続ケーブルで接続されている。１０ａ，１０ｂ，１０ｃは、ヘッドホン装置に対してケーブルが接続される接続端子部である。
【００２１】
この図１に示すノイズキャンセリングシステムでは、リスナ１の音楽聴取環境において、ハウジング２の外のノイズ源８から、ハウジング２内のリスナ１の音楽聴取位置に入り込むノイズをフィードバック方式で低減する。これにより、リスナ１は、音楽を良好な環境で聴取することができるようにされる。
【００２２】
フィードバック方式のノイズキャンセリングシステムにおいては、リスナ１の音楽聴取位置であるところの、ノイズとノイズキャンセル用オーディオ信号の音響再生音とを合成する音響合成位置でのノイズをマイクロホン１１で収音するものである。
【００２３】
したがって、このフィードバック方式のノイズキャンセリングシステムにおいては、ノイズ収音用のマイクロホン１１は、ハウジング（ハウジング部）２の内側となるノイズキャンセルポイントＰｃに設けられる。このマイクロホン１１の位置の音が制御点となるため、ノイズ減衰効果を考慮し、ノイズキャンセルポイントＰｃは、通常耳に近い位置、つまりヘッドホンユニット３の振動板前面とされ、この位置に、マイクロホン１１が設けられる。
【００２４】
ノイズキャンセリングシステムにおいては、そのマイクロホン１１で収音したノイズの逆相成分を、ノイズキャンセル用オーディオ信号生成部（以下、ノイズキャンセリング用オーディオ信号生成部という）で、ノイズキャンセル用オーディオ信号（以下、ノイズキャンセリング用オーディオ信号）として生成する。そして、その生成したノイズキャンセリング用オーディオ信号をヘッドホンユニット３に供給して音響再生することで、外部からハウジング２内に入ってきたノイズを低減させる。
【００２５】
ここで、ノイズ源８におけるノイズと、ハウジング２内に入り込んだノイズ８´とは同じ特性ではない。しかし、フィードバック方式のノイズキャンセリングシステムにおいては、ハウジング２内に入り込んだノイズ８´、すなわち、キャンセル対象のノイズ８´を、マイクロホン１１で収音することになる。
【００２６】
したがって、フィードバック方式では、ノイズキャンセリング用オーディオ信号生成部は、マイクロホン１１によりノイズキャンセルポイントＰｃで収音したノイズ８´をキャンセルするように、ノイズ８´の逆相成分を生成すればよい。
【００２７】
フィードバック方式のノイズキャンセリング用オーディオ信号生成部として、デジタルフィルタ回路１３を用いる。デジタルフィルタ回路１３は、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）１５と、その前段に設けられるＡ／Ｄ変換回路１４と、その後段に設けられるＤ／Ａ変換回路１６とで構成される。
【００２８】
マイクロホン１１で収音された得られたアナログオーディオ信号は、マイクアンプ１２を通じてデジタルフィルタ回路１３に供給され、Ａ／Ｄ変換回路１４によりデジタルオーディオ信号に変換される。そして、そのデジタルオーディオ信号がＤＳＰ１５に供給される。
【００２９】
ＤＳＰ１５には、フィードバック方式のデジタルノイズキャンセリング用オーディオ信号を生成するためのデジタルフィルタが構成される。このデジタルフィルタは、これに入力されるデジタルオーディオ信号から、これに設定されるパラメータとしてのフィルタ係数に応じた特性の前記デジタルノイズキャンセリング用オーディオ信号を生成する。ＤＳＰ１５のデジタルフィルタに設定されるフィルタ係数は、予め、所定のフィルタ係数が設定されるようにされる。
【００３０】
実際的な複数種の再生音響環境に応じたフィルタ係数をメモリに記憶しておき、ユーザが、そのときの再生音響環境に応じてメモリから選択して、デジタルフィルタに設定するようにしてもよい。例えば航空機内の騒音をキャンセルするためのフィルタ係数、電車やバス車内の騒音をキャンセルするためのフィルタ係数、オフィス、勉強部屋などのＯＡ機器や空調機器の騒音キャンセルするためのフィルタ係数等を選択的に設定可能としても良い。
【００３１】
ＤＳＰ１５で生成されたデジタルノイズキャンセリング用オーディオ信号は、Ｄ／Ａ変換回路１６においてアナログノイズキャンセリング用オーディオ信号に変換される。そして、このアナログノイズキャンセリング用オーディオ信号が、デジタルフィルタ回路１３の出力信号として加算回路６に供給される。この加算回路６には、入力オーディオ信号（音楽信号など）が入力端子４およびイコライザ回路５を通じて供給される。イコライザ回路５は、入力オーディオ信号の音特補正を行なう。
【００３２】
加算回路６の加算結果のオーディオ信号は、パワーアンプ７を通じてヘッドホンユニット３に供給されて、音響再生される。この音響再生されてヘッドホンユニット３により放音される音声には、デジタルフィルタ１３において生成されたノイズキャンセリング用オーディオ信号による音響再生成分が含まれる。このヘッドホンユニット３で音響再生された放音された音声のうちの、ノイズキャンセリング用オーディオ信号による音響再生成分とノイズ８´とが、音響合成されることにより、ノイズキャンセルポイントＰｃでは、ノイズ８´が低減（キャンセル）される。
【００３３】
なお、図１の構成において、イコライザ回路５および加算回路６の処理をデジタル信号処理で行うようにしても良い。例えばＤＳＰ１５がこれらの処理を行うことができる。好ましくは、他方のチャンネルのノイズキャンセリング処理も、ノイズキャンセリング処理部１０が行うようになされる。ノイズキャンセリング処理部１０を左右のチャンネルで共用することによって、軽量化、コストの低減が可能となる。
【００３４】
「フィードフォワード方式のノイズキャンセリングシステム」
図２は、フィードフォワード方式のノイズキャンセリングシステムを説明するためのブロック図である。図２において、図１における場合と同様の部分については、同一参照符号を付してある。この図２の例におけるノイズキャンセリング処理部２０は、マイクロホン２１、マイクアンプ２２、ノイズ低減用のデジタルフィルタ回路２３を備える構成とされている。
【００３５】
ノイズキャンセリング処理部２０は、前述したフィードバック方式のノイズキャンセリング処理部１０と同様に、ヘッドホンユニット３、マイクロホン２１、オーディオ信号入力端子４を構成するヘッドホンプラグと接続ケーブルで接続されている。２０ａ，２０ｂ，２０ｃは、ノイズキャンセリング処理部２３に対して接続ケーブルが接続される接続端子部である。
【００３６】
図２の例では、リスナ１の音楽聴取環境において、ハウジング２の外のノイズ源８から、ハウジング２内のリスナ１の音楽聴取位置に入り込むノイズをフィードフォワード方式で低減して、音楽を良好な環境で聴取することができるようにする。
【００３７】
フィードフォワード方式のノイズキャンセリングシステムは、基本的には、図２に示すように、ハウジング２の外部にマイクロホン２１が設置されている。そして、このノイズキャンセリングシステムでは、このマイクロホン２１で、収音したノイズ８に対して適切なフィルタリング処理をしてノイズキャンセル用オーディオ信号を生成する。そして、この生成したノイズキャンセル用オーディオ信号を、ハウジング２の内部のヘッドホンユニット３にて音響再生し、リスナ１の耳に近いところで、ノイズ（ノイズ８´）をキャンセルするようにする。
【００３８】
マイクロホン２１で収音されるノイズ８と、ハウジング２内のノイズ８´とは、両者の空間的位置の違い（ハウジング２の外と内の違いを含む）に応じた異なる特性となる。したがって、フィードフォワード方式では、マイクロホン２１で収音したノイズ源８からのノイズと、ノイズキャンセルポイントＰｃにおけるノイズ８´との空間伝達関数の違いを見込んで、ノイズキャンセリング用オーディオ信号を生成するようにする。
【００３９】
フィードフォワード方式のノイズキャンセリング用オーディオ信号生成部として、デジタルフィルタ回路２３を用いる。デジタルフィルタ回路２３は、デジタルフィルタ回路１３と同様に、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）２５と、その前段に設けられるＡ／Ｄ変換回路２４と、その後段に設けられるＤ／Ａ変換回路２６とで構成される。
【００４０】
マイクロホン２１で収音された得られたアナログオーディオ信号は、マイクアンプ２２を通じてデジタルフィルタ回路２３に供給され、Ａ／Ｄ変換回路２４によりデジタルオーディオ信号に変換される。そして、そのデジタルオーディオ信号がＤＳＰ２５に供給される。
【００４１】
ＤＳＰ２５には、フィードフォワード方式のデジタルノイズキャンセリング用オーディオ信号を生成するためのデジタルフィルタが構成される。このデジタルフィルタは、これに入力されるデジタルオーディオ信号から、これに設定されるパラメータとしてのフィルタ係数に応じた特性の前記デジタルノイズキャンセリング用オーディオ信号を生成する。ＤＳＰ２５のデジタルフィルタに設定されるフィルタ係数は、前述のＤＳＰ１５の場合と同様にして設定される。ＤＳＰ２５のデジタルフィルタでは、設定されたフィルタ係数に応じたデジタルノイズキャンセル用オーディオ信号を生成する。
【００４２】
ＤＳＰ２５で生成されたデジタルノイズキャンセル用オーディオ信号は、Ｄ／Ａ変換回路２６においてアナログノイズキャンセリング用オーディオ信号に変換される。そして、このアナログノイズキャンセリング用オーディオ信号が、デジタルフィルタ回路２３の出力信号として加算回路６に供給される。
【００４３】
この加算回路６には、ヘッドホンによりリスナ１が聴取したいとされる入力オーディオ信号（音楽信号など）が入力端子４およびイコライザ回路５を通じて供給される。イコライザ回路５は、入力オーディオ信号の音特補正を行なう。
【００４４】
加算回路６の加算結果のオーディオ信号は、パワーアンプ７を通じてヘッドホンユニット３に供給されて、再生される。この再生されてヘッドホンユニット３により放音される音声には、デジタルフィルタ２３において生成されたノイズキャンセリング用オーディオ信号による音響再生成分が含まれる。このヘッドホンユニット３で音響再生された放音された音声のうちの、ノイズキャンセリング用オーディオ信号による音響再生成分とノイズ８´とが、音響合成されることにより、ノイズキャンセルポイントＰｃでは、ノイズ８´が低減（キャンセル）される。
【００４５】
デジタルフィルタ回路２３の構成は、デジタルフィルタ回路１３と同様であるが、ＤＳＰ１５、ＤＳＰ２５で構成されるデジタルフィルタに供給するフィルタ係数が、フィードバック方式のものであるか、フィードフォワード方式のものであるかの点が異なっている。
【００４６】
なお、図２の構成において、イコライザ回路５および加算回路６の処理をデジタル信号処理で行うようにしても良い。例えばＤＳＰ２５がこれらの処理を行うことができる。好ましくは、他方のチャンネルのノイズキャンセリング処理も、ノイズキャンセリング処理部２０が行うようになされる。ノイズキャンセリング処理部２０を左右のチャンネルで共用することによって、軽量化、コストの低減が可能となる。
【００４７】
「ヘッドホン装置の外観」
図３は、ノイズキャンセリングヘッドフォンの外観を示す正面図である。図３に示すように、ノイズキャンセリングヘッドフォン４１は、ヘッドバンド４３、２つのスライダ４５Ｌ，４５Ｒ、２つのハンガ４７Ｌ，４７Ｒ、２つのハウジング２Ｌ，２Ｒ、２つのイヤパッド５５Ｌ，５５Ｒから構成される。イヤパッド５５Ｌ，５５Ｒは、ウレタンなどの柔軟性を有する素材とそれを被覆する合成皮革などにより高い気密性および柔軟性を有するように構成されている。イヤパッド５５Ｌ，５５Ｒの略中央の開口部を覆うようにネットが設けられている。
【００４８】
ヘッドバンド４３はユーザの頭部に沿うように湾曲状に形成されており、ヘッドホン装着状態においてユーザの頭頂部に接することによりヘッドホン４１全体を支持するものである。ヘッドバンド４３はプラスチックなどの合成樹脂、金属などを用いて構成されており、所定の剛性および弾性を有することにより可撓性を備えている。これにより、装着時にはハウジング２Ｌ，２Ｒおよびイヤパッド５５Ｌ、５５Ｒをユーザの側頭部方向に押圧してヘッドホン１の装着状態を維持することができる。
【００４９】
スライダ４５Ｌ，４５Ｒは、ヘッドバンド４３の両端に設けられている。そして、スライダ４５Ｌ，４５Ｒには、ハンガ４７Ｌ，４７Ｒが設けられている。スライダ４５Ｌ，４５Ｒは、ヘッドバンド４３内部において摺動可能に構成されている。スライダ４５Ｌ，４５Ｒが摺動することにより、ハンガ４７Ｌ，４７Ｒをヘッドバンド４３に対して下方または上方に移動させることができる。
【００５０】
ヘッドホン４１の装着時には、ユーザの頭部の大きさや耳と頭頂部との距離などに合わせてスライダ４５Ｌ，４５Ｒの伸縮度合いを調整することにより、ハウジング２Ｌ，２Ｒおよびイヤパッド５５Ｌ、５５Ｒをユーザの耳に対向する位置に合わせることができる。これにより、ユーザは自らの身体的特徴や嗜好に応じた装着感を得ることができる。一方、ヘッドホン４１を使用しない場合には、スライダ４５Ｌ，４５Ｒを縮めた状態にすることにより、保管スペースを節約することができる。
【００５１】
ハンガ４７Ｌ，４７Ｒは、スライダ４３の両端に設けられており、ハウジング２Ｌ，２Ｒを回動自在に支持するものである。本開示においては、ハンガ４７Ｌ，４７Ｒとスライダ４５Ｌ，４５Ｒとがヒンジを介して接続されている。これにより、ハンガ４７Ｌ，４７Ｒが折り曲げ可能となっている。さらに、ハンガ４７Ｌ，４７Ｒの先端が二股状とされ、ハウジング２Ｌ，２Ｒが回動自在に支持される。さらに、ハンガ４７Ｌ，４７Ｒが分割構成とされ、互いに回転軸を介して接続されていることにより、回転可能に構成されている。
【００５２】
ハウジング２Ｌおよび２Ｒには、それぞれヘッドホンユニット３およびマイクロホン１１（または２１）が収納されている。一方のチャンネル例えばＬチャンネルのハウジング２Ｌの内部にノイズキャンセリング処理部１０（または２０）が配置されている。さらに、ハウジング２Ｌ内にヘッドホン装置の全体を制御するコントローラとしてのマイクロコンピュータが配置されている。マイクロホンとしては、例えばコンデンサ型マイクロホンが使用される。さらに、ハウジング２Ｌ内に電源としての電池（例えば充電可能電池）が格納されている。
【００５３】
一対のハウジング２Ｌから接続コード４８が導出されている。接続コード４８は、内部にＬチャンネル用導線、Ｒチャンネル用導線、グランド線などが挿通しており、ヘッドホン４１に音声信号を伝送するためのものである。接続コード４８の他端にはプラグ（図示せず。）が設けられている。そのプラグがＭＰ３プレーヤなどの音声再生装置（図示せず。）に接続されることにより、ヘッドホン４１が音声再生装置に接続される。
【００５４】
接続コード４８が接続されてない他方のハウジング２Ｒ内のユニットを駆動するために、ハウジング２Ｌと、ハウジング２Ｒとの間には、例えばヘッドバンド４３の溝または内部空間を通って接続コード（図示せず）が設けられている。この接続コードは、ハウジング２Ｒ内のヘッドホンユニットに接続される。さらに、ハウジング２Ｒ内のマイクロホンのマイクロホン信号がハウジング２Ｒからハウジング２Ｌ内のノイズキャンセリング処理部に対して伝送される。このハウジング２Ｌおよび２Ｒ間に渡されるコードとしては、折り曲げによる破断を防止するために、外部導線を有しないケーブル（すなわち、シールド線ではないケーブル）が使用される。
【００５５】
上述したヘッドホン装置を例えば収納ケースに対して収納する場合には、図４Ａに示すように、最初にハウジング２Ｌ，２Ｒをほぼ９０度回転させ、図４Ｂに示すように、イヤパッド５５Ｌ、５５Ｒによって囲まれた音放射面が上方を向くようにする。
【００５６】
次に、図４Ｃに示すように、ハウジング２Ｌ，２Ｒとハンガ４７Ｌ，４７Ｒとの連結部分を折り曲げてハウジング２Ｌ，２Ｒがヘッドバンド４３の内側の空間内に配置されるようにする。そして、図４Ｄに示すように、箱状のヘッドホンケース５１の収納空間内に収納される。ヘッドホンケース５１は、ヘッドホン収納部を覆う蓋５２を有している。
【００５７】
「ノイズキャンセリングヘッドホンの接続関係」
図５を参照して従来のノイズキャンセリングヘッドホンの接続について説明する。一例としてフィードバック方式のノイズキャンセリングヘッドホンについて説明する。上述したように、デジタルフィルタ回路１３を有するノイズキャンセリング処理部１０がＬチャンネルのハウジング２Ｌ内に設けられている。ノイズキャンセリング処理部１０に対して入力端子４Ｌおよび４Ｒからそれぞれ左右の入力オーディオ信号が供給される。
【００５８】
ＬチャンネルおよびＲチャンネルのそれぞれにおいてノイズキャンセリング処理がなされる。ノイズキャンセリング処理のために、マイクロホン１１Ｌからのマイクロホン信号がノイズキャンセリング処理部１０に供給され、マイクロホン１１Ｒからのマイクロホン信号がノイズキャンセリング処理部１０に供給される。各マイクロホン信号から形成された信号によって入力オーディオ信号中のノイズ成分が低減され、ノイズ低減後のオーディオ信号がヘッドホンユニット３Ｌおよび３Ｒにそれぞれ供給される。
【００５９】
ノイズキャンセリング処理部１０は、左右のチャンネルで共用され、例えばＬチャンネルのハウジング２Ｌ内に設けられている。したがって、Ｒチャンネルのマイクロホン１１Ｒの出力信号がケーブル２８を介してノイズキャンセリング処理部１０に供給され、ノイズ低減後のＲチャンネルのオーディオ信号がケーブル２７を介してヘッドホンユニット３Ｒに対して供給される。ケーブル２６および２７は、外部導線２６を有するシールド線が使用される。外部導線２６がグラウンドに接続され、ノイズの影響を受けないようにされている。
【００６０】
上述したように、ハウジング２Ｌ，２Ｒとハンガ４７Ｌ，４７Ｒとの間が折り曲げ自在とされていると、シールド線が断線するおそれがあり、耐久性の点で問題があった。そこで、本開示では、シールド線を使用しないで、図６に示すように、外部導線を有しないケーブル３１および３２によって、ノイズキャンセリング処理部１０からヘッドホンユニット３Ｒに対してＲチャンネルのオーディオ信号を伝送すると共に、マイクロホン１１Ｒからのマイクロホン信号をノイズキャンセリング処理部１０に対して伝送する。
【００６１】
シールド線を使用しないと、ノイズ成分がＲチャンネルのマイクロホン信号に重畳され、ノイズキャンセリング処理の精度が低下する。この問題を解決するために、バッファ回路３３Ｒが設けられ、マイクロホン１１Ｒのマイクロホン信号がバッファ回路３３Ｒを介してケーブル３２に送出される。設けないでも良いが、左右のバランスを保つために、Ｌチャンネルのマイクロホン１１Ｌの出力信号がバッファ３３Ｌを介してノイズキャンセリング処理部１０に供給される。
【００６２】
マイクロホン１１Ｒの出力インピーダンスが高いので、バッファ回路３３Ｒは、出力インピーダンスを低いものにする。その結果、マイクロホン信号が低出力インピーダンスでケーブル３２に送出され、ノイズキャンセリング処理部１０に受け取られ、ノイズが重畳されにくくできる。高出力インピーダンスでケーブル３２に送出されると、ノイズの影響を受けやすくなる。ヘッドホンユニット３Ｒに対するＲチャンネルのオーディオ信号の場合、ノイズキャンセリング処理部１０の出力インピーダンスが低く、また、ゲインが比較的大きいので、ノイズの影響を受けないようにできる。さらに、ノイズの影響によって、ノイズキャンセリング処理の精度の低下が生じることがない。
【００６３】
図７に示すように、バッファ回路３３Ｒは、例えばトランジスタ３４を使用したエミッタフォロワ回路の構成とされる。トランジスタ３４のベースに対してマイクロホン１１Ｒの出力信号がコンデンサ３５を介して供給される。マイクロホン１１Ｒは、例えばコンデンサ型マイクロホンである。なお、図７においては、簡単のため、Ｌチャンネル側の構成については省略されている。
【００６４】
Ｌチャンネル側からケーブル３８を介して電源３６の電源電圧が電源回路（レギュレータ）３７に供給される。電源回路３７によって形成された直流電圧がマイクロホン１１Ｒに対してバイアス電圧として供給されると共に、トランジスタ３４のコレクタに供給される。トランジスタ３４のエミッタから取り出されたマイクロホン信号がケーブル３２ａを通じてノイズキャンセリング処理部１０に伝送される。ケーブル３２ｂは、マイクロホン信号のグラウンド側のケーブルである。ヘッドホンユニット３Ｒに対してもケーブル３１ａおよび３１ｂを通じて右チャンネルのオーディオ信号が供給される。
【００６５】
なお、本開示は、以下のような構成も取ることができる。
（１）
第１および第２のハウジングと、
前記第１および第２のハウジングと連結されたヘッドバンドと、
前記第１および第２のハウジング内に収納された第１および第２のヘッドホンユニットと、
前記第１および第２のヘッドホンユニットの近傍に設置された第１および第２のマイクロホンと、
前記第１のハウジング内に収納され、外部からの入力オーディオ信号および前記第１および第２のマイクロホンによって検出されたマイクロホン信号を処理して前記第１および第２のヘッドホンユニットに供給されるノイズキャンセル処理後の第１および第２のオーディオ信号を生成する信号処理部とを備え、
前記第２のハウジング内に収納された前記第２のマイクロホンのマイクロホン信号が低出力インピーダンスのバッファ回路に供給され、前記バッファ回路の出力信号が前記ヘッドバンドに配置された第１のケーブルを通じて前記信号処理部に供給され、
前記第２のハウジング内に収納された前記第２のヘッドホンユニットに対して、前記信号処理部から前記ヘッドバンドに配置された第２のケーブルを通じて前記第２のオーディオ信号が供給されるヘッドホン装置。
（２）
前記第１のケーブルは、導線の周りに外部導体を持たないケーブルである（１）に記載のヘッドホン装置。
（３）
前記第１および第２のハウジングと前記ヘッドバンドとが可動に連結される（１）に記載のヘッドホン装置。
（４）
前記第１および第２のハウジングと前記ヘッドバンドとが回転、折り曲げまたは伸縮自在に連結される（３）に記載のヘッドホン装置。
（５）
前記第１のマイクロホンのマイクロホン信号がバッファ回路に供給され、前記バッファ回路の出力信号が前記信号処理部に供給される（１）に記載のヘッドホン装置。
（６）
前記信号処理部は、前記入力オーディオ信号、並びに前記第１および第２のマイクロホンによって検出されたマイクロホン信号をデジタル信号に変換し、デジタル信号処理部によって、前記第１および第２のオーディオ信号を生成する（１）に記載のヘッドホン装置。
【００６６】
「変形例」
以上、本開示の実施形態について具体的に説明したが、上述の各実施形態に限定されるものではなく、本開示の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。例えば、バッファ回路としては、エミッタフォロワ回路に限らず、演算増幅器等を使用しても良い。さらに、フィードバック方式に限らず、フィードフォワード方式のノイズキャンセリングを使用しても良い。
【００６７】
また、上述の実施形態の構成、方法、工程、形状、材料および数値などは、本開示の主旨を逸脱しない限り、互いに組み合わせることが可能である。
【符号の説明】
【００６８】
１・・・リスナ
２、２Ｌ、２Ｒ・・・ハウジング
３、３Ｌ、３Ｒ・・・ヘッドホンユニット
１０、２０・・・ノイズキャンセリング処理部
１１、１１Ｌ、１１Ｒ、２１・・・マイクロホン
１５・・・ＤＳＰ
３３Ｌ，３３Ｒ・・・バッファ回路
３４・・・トランジスタ（エミッタフォフロワ回路）
４１・・・ノイズキャンセリングヘッドホン
４３・・・ヘッドバンド
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１および第２のハウジングと、
前記第１および第２のハウジングと連結されたヘッドバンドと、
前記第１および第２のハウジング内に収納された第１および第２のヘッドホンユニットと、
前記第１および第２のヘッドホンユニットの近傍に設置された第１および第２のマイクロホンと、
前記第１のハウジング内に収納され、外部からの入力オーディオ信号および前記第１および第２のマイクロホンによって検出されたマイクロホン信号を処理して前記第１および第２のヘッドホンユニットに供給されるノイズキャンセル処理後の第１および第２のオーディオ信号を生成する信号処理部とを備え、
前記第２のハウジング内に収納された前記第２のマイクロホンのマイクロホン信号が低出力インピーダンスのバッファ回路に供給され、前記バッファ回路の出力信号が前記ヘッドバンドに配置された第１のケーブルを通じて前記信号処理部に供給され、
前記第２のハウジング内に収納された前記第２のヘッドホンユニットに対して、前記信号処理部から前記ヘッドバンドに配置された第２のケーブルを通じて前記第２のオーディオ信号が供給されるヘッドホン装置。
【請求項２】
前記第１のケーブルは、導線の周りに外部導体を持たないケーブルである請求項１に記載のヘッドホン装置。
【請求項３】
前記第１および第２のハウジングと前記ヘッドバンドとが可動に連結される請求項１に記載のヘッドホン装置。
【請求項４】
前記第１および第２のハウジングと前記ヘッドバンドとが回転、折り曲げまたは伸縮自在に連結される請求項３に記載のヘッドホン装置。
【請求項５】
前記第１のマイクロホンのマイクロホン信号がバッファ回路に供給され、前記バッファ回路の出力信号が前記信号処理部に供給される請求項１に記載のヘッドホン装置。
【請求項６】
前記信号処理部は、前記入力オーディオ信号、並びに前記第１および第２のマイクロホンによって検出されたマイクロホン信号をデジタル信号に変換し、デジタル信号処理部によって、前記第１および第２のオーディオ信号を生成する請求項１に記載のヘッドホン装置。
【請求項１】
第１および第２のハウジングと、
前記第１および第２のハウジングと連結されたヘッドバンドと、
前記第１および第２のハウジング内に収納された第１および第２のヘッドホンユニットと、
前記第１および第２のヘッドホンユニットの近傍に設置された第１および第２のマイクロホンと、
前記第１のハウジング内に収納され、外部からの入力オーディオ信号および前記第１および第２のマイクロホンによって検出されたマイクロホン信号を処理して前記第１および第２のヘッドホンユニットに供給されるノイズキャンセル処理後の第１および第２のオーディオ信号を生成する信号処理部とを備え、
前記第２のハウジング内に収納された前記第２のマイクロホンのマイクロホン信号が低出力インピーダンスのバッファ回路に供給され、前記バッファ回路の出力信号が前記ヘッドバンドに配置された第１のケーブルを通じて前記信号処理部に供給され、
前記第２のハウジング内に収納された前記第２のヘッドホンユニットに対して、前記信号処理部から前記ヘッドバンドに配置された第２のケーブルを通じて前記第２のオーディオ信号が供給されるヘッドホン装置。
【請求項２】
前記第１のケーブルは、導線の周りに外部導体を持たないケーブルである請求項１に記載のヘッドホン装置。
【請求項３】
前記第１および第２のハウジングと前記ヘッドバンドとが可動に連結される請求項１に記載のヘッドホン装置。
【請求項４】
前記第１および第２のハウジングと前記ヘッドバンドとが回転、折り曲げまたは伸縮自在に連結される請求項３に記載のヘッドホン装置。
【請求項５】
前記第１のマイクロホンのマイクロホン信号がバッファ回路に供給され、前記バッファ回路の出力信号が前記信号処理部に供給される請求項１に記載のヘッドホン装置。
【請求項６】
前記信号処理部は、前記入力オーディオ信号、並びに前記第１および第２のマイクロホンによって検出されたマイクロホン信号をデジタル信号に変換し、デジタル信号処理部によって、前記第１および第２のオーディオ信号を生成する請求項１に記載のヘッドホン装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１３−４２２１８（Ｐ２０１３−４２２１８Ａ）
【公開日】平成２５年２月２８日（２０１３．２．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１７６０５９（Ｐ２０１１−１７６０５９）
【出願日】平成２３年８月１１日（２０１１．８．１１）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月２８日（２０１３．２．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月１１日（２０１１．８．１１）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
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