JP2009141698A - ヘッドセット - Google Patents

Abstract

【課題】快適な通話環境を提供する。
【解決手段】ノイズキャンセリング回路２０は、相手側からの音声信号Ｓ１に第１マイクロホン１６により集音された音声信号Ｓ２を位相反転して重畳し、スピーカ１４へと出力する。スピーカ１４、第１マイクロホン１６、ノイズキャンセリング回路２０、第２マイクロホン１８は、同一の筐体に内蔵される。ヘッドセット１００は、第２マイクロホン１８により集音された音声信号Ｓ３を相手側に出力する。
【選択図】図２

Description

本発明は、ヘッドセットに関する。

携帯電話や固定電話あるいはＩＰ(Internet Protocol)電話を利用した通話をハンズフリーで行うために、ヘッドセットが利用される。図１は、一般的なヘッドセットの構成を示す図である。ヘッドセット３００は、左右の耳にそれぞれ装着される筐体３０２ａ、３０２ｂと、送信用マイクロホン３０６を備える。筐体３０２ａ、３０２ｂには、スピーカ３０４ａ、３０４ｂが内蔵されている。左右いずれか一方の筐体のみを有するヘッドセットも存在する。

特開平１０−２９４９８９号公報 特表２００４−５２６３７５号公報

図１のヘッドセットでは、周囲のノイズ（環境音）が大きいと、自分が発している音声が聞き取りにくくなるため、ヘッドセットのユーザは、大声で発話する必要がある。また送話用のマイクが露出しているため環境音が相手側に送出されてしまい、ユーザが発話した音声を、相手側が聞き取りにくくなるという問題がある。

本発明は係る状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、快適に通話可能なヘッドセットの提供にある。

本発明のある態様のヘッドセットは、第１マイクロホンと、第２マイクロホンと、スピーカと、相手側からの音声信号に第１マイクロホンにより集音された音声信号を位相反転して重畳し、スピーカへと出力するノイズキャンセリング回路と、が同一筐体に内蔵される。ヘッドセットは、第２マイクロホンにより集音された音声信号を相手側に出力する。

ノイズキャンセリング回路による遮音可能な周波数帯域および筐体により遮音可能な周波数帯域を、人間の声の周波数帯域とずらして設計することにより、スピーカからは、相手側からの音声信号とともにヘッドセットのユーザの声をキャンセルせずに出力することができる。ユーザは、環境音が除去された状態で、スピーカから自分の声を聞くことになるため、大声で発話する必要がなくなり、快適な通話が可能となる。

ヘッドセットは、第２マイクロホンにより集音された音声信号に、相手側からの音声信号を位相反転した信号を重畳し、相手側に出力してもよい。

本発明の別の態様もまた、ヘッドセットに関する。このヘッドセットは、マイクロホンと、スピーカと、相手側からの音声信号にマイクロホンにより集音された音声信号を位相反転して重畳し、スピーカへと出力するノイズキャンセリング回路と、が同一筐体に内蔵される。ヘッドセットは、マイクロホンにより集音された音声信号を相手側に出力する。

ヘッドセットは、マイクロホンにより集音された音声信号の高周波成分を除去するフィルタをさらに備え、フィルタの出力を相手側に送話してもよい。
フィルタによって高周波の環境音を除去することにより、相手側に送話される音声からノイズを除去できる。

なお、以上の構成要素の任意の組合せや本発明の構成要素や表現を、方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明に係るヘッドセットによれば、快適な通話が可能となる。

以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。

本明細書において、「部材Ａが部材Ｂに接続された状態」とは、部材Ａと部材Ｂが物理的に直接的に接続される場合や、部材Ａと部材Ｂが、電気的な接続状態に影響を及ぼさない他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。同様に、「部材Ｃが、部材Ａと部材Ｂの間に設けられた状態」とは、部材Ａと部材Ｃ、あるいは部材Ｂと部材Ｃが直接的に接続される場合のほか、電気的な接続状態に影響を及ぼさない他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。

図２は、実施の形態に係るヘッドセット１００の構成を示す図である。ヘッドセット１００は、携帯電話端末、ＩＰ電話、固定電話などの通信機器１１０に接続され、ユーザの頭部に装着される。

ヘッドセット１００は、左右それぞれの耳に装着される第１筐体１０ａ、第２筐体１０ｂと、それらを連結するアーム８を備える。ヘッドセット１００と通信機器１１０は、ケーブル６で接続される。実施の形態において、ヘッドセットは、ステレオ型であるとモノラル型であるとを問わない。また、片方の耳にのみ装着される単一の筐体１０ａのみで構成されてもよい。

スピーカ１４、第１マイクロホン１６、第２マイクロホン１８、ノイズキャンセリング回路２０は、第１筐体１０ａ内に内蔵される。第１マイクロホン１６は、筐体の外側に向けて、環境音を集音するように配置される。

ノイズキャンセリング回路２０は、相手側からの音声信号（受話信号という）Ｓ１に、第１マイクロホン１６により集音された音声信号Ｓ２を位相反転して重畳し、スピーカ１４へと出力する。ヘッドセット１００は、第２マイクロホン１８により集音された音声信号Ｓ３を、送話信号として相手側に出力する。

第２筐体１０ｂは、第１筐体１０ａの構成から第２マイクロホン１８を除いた構成となっている。

図３は、第１筐体１０ａ内部の構成を示す回路図である。ノイズキャンセリング回路２０は、マイクアンプ２２、位相調節回路２４、スピーカアンプ２６を含む。

第１マイクロホン１６は環境音を集音し、電気音声信号（以下、環境音信号という）Ｓ２に変換する。マイクアンプ２２は、第１マイクロホン１６から出力される環境音信号Ｓ２を増幅する。位相調節回路２４は、マイクアンプ２２の出力Ｓ４の位相を調節する。スピーカアンプ２６は、受話信号Ｓ１に、位相が調節された環境音信号Ｓ５を位相反転して重畳し、スピーカ１４を駆動する。

反転アンプ３０は、受話信号Ｓ１を反転する。加算器３２は、第２マイクロホン１８により集音された音声信号Ｓ３に、反転アンプ３０の出力＊Ｓ１を重畳し、送話信号Ｓ３’として通信機器１１０へと出力する。スピーカ１４と第２マイクロホン１８が同一筐体内内に設けられていることに着目すべきである。

以上がヘッドセット１００の構成である。次にヘッドセット１００の動作を説明する。図４は、実施の形態に係るヘッドセット１００の遮音特性を示す図である。横軸は周波数を、縦軸は遮音レベルを示す。

図４の実線は、ノイズキャンセリング回路２０による遮音特性を、破線はヘッドセット１００を内蔵する筐体による遮音特性を示す。
ノイズキャンセリング回路２０による遮音特性はノイズキャンセリングの性能を意味しており、周波数が低い領域において高いレベルを有し、周波数が上昇すると遮音レベルは低下する。なぜなら、周波数が低い領域では、位相調節回路２４による位相調節が良好に行われるため、第１マイクロホン１６により集音された音声信号Ｓ２を、スピーカ１４から１８０度位相反転して出力することができるからである。ところが周波数が高くなると、位相調節回路２４による位相調節にずれが発生するため、第１マイクロホン１６からスピーカ１４へ至る経路の位相特性が１８０度からずれてくる。その結果、ノイズキャンセリングの性能が悪化する。

図４には、ノイズキャンセリング回路２０および筐体１０の遮音特性に加えて、人間の音声の周波数帯域ｆｖが示される。人間の音声は、数百Ｈｚ〜数ｋＨｚにわたる帯域を有しているため、筐体を通過するとともに、ノイズキャンセリング回路２０によるノイズキャンセリングを受けにくいという性質を有している。

いま、ヘッドセット１００のユーザが発話すると、発話された音声は、第１マイクロホン１６によって集音されるとともに、筐体１０を通過して第２マイクロホン１８によって集音される。一方、周囲の環境音に着目すると、その低周波成分はノイズキャンセリング回路で遮音され、またその高周波成分は筐体によって遮音されるため、第２マイクロホン１８に到達する前に十分に減衰する。

ヘッドセット１００は、第２マイクロホン１８によってユーザから発せられた音声を集音し、相手側からの受話信号Ｓ１と合成して送話信号Ｓ３’として出力する。第２マイクロホン１８を筐体１０内部に配置することにより、環境音の高周波成分を遮音しつつ、ユーザの発話した音声を相手方に送信することができる。

ユーザの耳は筐体によって覆われている。したがって、環境音のうち高周波成分は遮音され、鼓膜に達する前に十分に減衰する。また、環境音のうち低周波成分はノイズキャンセリング回路２０による遮音によってキャンセルされ、鼓膜には知覚されにくくなる。

ユーザが発話した音声に着目する。ユーザが発話した音声は、第１マイクロホン１６により集音される。ところが図４に示すように音声の周波数帯域はノイズキャンセリング回路２０による遮音性が低下する領域に位置する。したがってスピーカ１４から出力されるユーザの音声は、人間の口から耳にノイズキャンセリング回路２０を経ずに伝搬する音響信号とともに、互いに相殺し合うことなく、ユーザの鼓膜に到達する。その結果、ユーザはスピーカ１４から自分の発話した音声を聞くことができる。

つまり筐体に覆われたユーザの耳には環境音は届かずに、自ら発話した音声が到達する。一般に人間は、自分の声が聞きにくいと大声で発話する傾向にあるが、実施の形態に係るヘッドセット１００を用いれば、大声で発話する必要がなくなる。

図５は、変形例に係るヘッドセット１００の第１筐体１０ａ内部の構成を示す回路図である。図５の回路では、第１マイクロホン１６が第２マイクロホン１８の機能を兼ねている。すなわち、図３の回路から第２マイクロホン１８および反転アンプ３０、加算器３２を除いた構成となっている。

本実施の形態に係るヘッドセット１００は、第１マイクロホン１６により集音した音声信号を、相手方に送話信号Ｓ３として出力する。具体的には、位相調節回路２４により位相調節された音声信号Ｓ５の高周波成分をローパスフィルタ３４によって除去し、送話信号Ｓ３として出力する。
ローパスフィルタ３４によって音声の周波数帯域以外の環境音を除去することにより、相手側に送話される音声からノイズを除去できる。

本実施の形態に係るヘッドセット１００によれば、実施の形態と同様に快適な通話環境を提供できる。またマイクロホンの個数を減らせるため、回路面積やコストを削減することができる。

以上、実施の形態にもとづき、本発明を説明したが、実施の形態は、本発明の原理、応用を示しているにすぎないことはいうまでもなく、実施の形態には、請求の範囲に規定された本発明の思想を離脱しない範囲において、多くの変形例や配置の変更が可能であることはいうまでもない。

一般的なヘッドセットの構成を示す図である。 実施の形態に係るヘッドセットの構成を示す図である。 第１筐体内部の構成を示す回路図である。 実施の形態に係るヘッドセットの遮音特性を示す図である。 変形例に係るヘッドセットの第１筐体内部の構成を示す回路図である。

符号の説明

１００…ヘッドホン、１１０…通信機器、１０ａ…第１筐体、１０ｂ…第２筐体、１４…スピーカ、１６…第１マイクロホン、１８…第２マイクロホン、２０…ノイズキャンセリング回路、２２…マイクアンプ、２４…位相調節回路、２６…スピーカアンプ、３０…反転アンプ、３２…加算器、３４…ローパスフィルタ。

Claims (4)

1. 第１マイクロホンと、
   第２マイクロホンと、
   スピーカと、
   相手側からの音声信号に前記第１マイクロホンにより集音された音声信号を位相反転して重畳し、前記スピーカへと出力するノイズキャンセリング回路と、
   が同一筐体に内蔵され、前記第２マイクロホンにより集音された音声信号を相手側に出力することを特徴とするヘッドセット。
2. 前記第２マイクロホンにより集音された音声信号に、相手側からの音声信号を位相反転した信号を重畳し、相手側に出力することを特徴とする請求項１に記載のヘッドセット。
3. マイクロホンと、
   スピーカと、
   相手側からの音声信号に前記マイクロホンにより集音された音声信号を位相反転して重畳し、前記スピーカへと出力するノイズキャンセリング回路と、
   が同一筐体に内蔵され、前記マイクロホンにより集音された音声信号を相手側に出力することを特徴とするヘッドセット。
4. 前記マイクロホンにより集音された音声信号の高周波成分を除去するフィルタをさらに備え、前記フィルタの出力を相手側に送話することを特徴とする請求項３に記載のヘッドセット。

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