耳机和耳机用缆线的制作方法

专利名称：耳机和耳机用缆线的制作方法
技术领域：
本发明涉及耳才几。
背景技术：
为了在人群混杂或电车等的噪音中提供舒适的再现环境，开发了带降 噪功能的耳机。降噪处理是用麦克风收集周围的噪音(环境音)，反转其 相位后叠加到要从扬声器再现的声音信号中。其结果，从扬声器输出的环 境音的分量与实际的环境音相抵消，人耳仅感知到声音(音频)信号的分量。
专利文献l:特开2004- 214765号公报 专利文献2:特开平11 - 187476号公报 专利文献3:特开平8 - 123438号公报 专利文献4:特开平2- 008098号公报 专利文献5:特开2007- 110536号乂>报 专利文献6:特开平10-294989号公报 专利文献7:特表2004- 526375号公报
课题l.图1是表示带降噪功能的耳机200的结构例的图。带降噪功 能的耳机200具有分别佩戴于左右耳的第1壳体50a、第2壳体50b、以 及缆线52。第1壳体50a和第2壳体50b通过梁56连接起来。当对左右 两声道独立设置降噪功能时，在第1壳体SOa和第2壳体50b中分别安装 用于降低噪声的降噪电路58a、 58b。
当电池60仅安装在一个壳体(例如第1壳体50a)中时，为向另一个 (第2壳体50b侧)降噪电路58b提供电池电压，在耳机200的梁56内 部布设布线62。
一般，梁56为提高耳机200的佩戴性而被构成为能根据其使用者的 头的大小和形状而伸缩。或者，为提高耳机的便携性，有的被构成为可折 叠的结构。然而，若将用于从 一 个壳体向另 一 个壳体提供电源电压的布线布设在 梁内，则有时布线会影响到梁的可动性。或者，当采用不对可动性产生影 响的那种布线时，就存在要牺牲布线的耐久性这样的问题。发生这样的问 题的并不仅限于具备降噪功能的耳机。
课题2.图3的(a) ~ (c)是表示带降噪功能的耳机的内部电路的 结构例及其特性的图。图3的(a)的电路分别被安装在佩戴于左右耳的 两个壳体中。耳机200具有麦克风16、降噪电路21a、扬声器14。麦克风 16收集环境音。降噪电路21a的麦克风放大器22将与麦克风16所收集的 环境音相应的信号(环境音信号)放大。相位调节电路24对放大后的环 境音信号的相位进行补偿。扬声器放大器26将被相位调节后的环境音信 号进行相位反转后叠加于要从扬声器14输出的音频信号Sl，驱动扬声器 14。
图3的(b)是表示麦克风16所收集的环境音信号与从扬声器14输 出的环境音信号的相位差的图。为进行理想的降噪处理，希望在全频带中 将相位差均匀地进行180度补偿。然而实际的相位特性是，在某频率以上、 例如/人lkHz附近起相位就开始旋转。其结果，/^扬声器"输出的高频带 的分量没有被消除地就与实际的环境音相加，反而放大后成为噪声。
图3的(c)是表示从扬声器14输出的噪声的通过特性的一例的图。 噪声主要是从麦克风放大器22、相位调节电路24、扬声器放大器26中所 使用的能动元件产生的，具有频率越高就越大的趋势。
这些噪声特别是在无音状态下会刺激人的听觉。
课题3.为了能免持(hands free)地进行利用了便携式电话、固定电 话、或者IP (Internet Protocol:网络协议)电话的通话，耳麦(headset) 被使用。图7是表示一般的耳麦的结构的图。耳麦300具有分别佩戴于左 右耳的壳体302a和302b、以及发信用麦克风306。壳体30&、 3(>2b中内 置有扬声器304a、 304b。也有仅具有左或右的某一个壳体的耳麦。
在图7的耳麦中，若周围的噪声(环境音)较大，则自己发出的声音 变得难以听到，所以耳麦的用户需要大声地说话。另外，由于送话用的麦 克风是露出在外面的，所以存在环境音也^f皮发送给对方，对方难以听到用 户所说的声音这样的问题。

发明内容
本发明是鉴于这样的状况而设计的，
1. 其一个技术方案的例示性目的之一在于提供一种不需要沿梁(arm ) 的布线的耳才几；
2. 其另 一个技术方案的例示性目的之一在于提供一种能抑制高频带 的噪声的降噪技术；
3. 其再一个技术方案的例示性目的之一在于提供一种能舒适地进行 通话的耳麦。
1.针对上述课题l，本发明的一个技术方案涉及一种将从音源输出的 音频电信号转换成音响信号的耳机。该耳机具有第l壳体、第2壳体、缆 线。第l壳体包括电池、第1扬声器、第1麦克风、以及第l驱动电路， 所述第l驱动电路将第1麦克风收集的声音信号相位反转后叠加于所输入 的第l音频信号，来驱动第l扬声器。第2壳体包括第2扬声器、第2麦 克风、以及第2驱动电路，所述第2驱动电路将第2麦克风收集的声音信 号相位反转后叠加于所输入的第2音频信号，来驱动第2扬声器。缆线将 从音源输出的第1、第2音频信号分配给第1、第2壳体。缆线包括输 入插头；应连接于第1壳体的第1端子；应连接于第2壳体的第2端子； 布设在输入插头与第l端子之间，用于传输第l音频信号的第l信号线； 布设在输入插头与第l端子之间，与第l信号线成对的第l接地线；布设 在输入插头与第2端子之间，用于传输第2音频信号的第2信号线；布设 在输入插头与第2端子之间，与第2信号线成对的第2接地线；以及经由 输入插头，与第1信号线和第2信号线平行地布设在第1端子与第2端子 之间的第3信号线。第l驱动电路经由布设在第l壳体内的布线从电池接 受电力供给，第2驱动电路经由第3信号线从电池接受电力供给。
所述"耳机，，是指向人的左右耳提供音响信号的装置，与其尺寸无关。 因此，"耳机，，包括耳塞式耳机、头戴式耳机、通话用的耳麦等。根据该 方案，不再需要沿梁的布线。
第1、第2驱动电路可以分别包括麦克风放大器，放大对应的麦克 风的输出；相位调节电路，调节麦克风放大器的输出的相位；扬声器放大 器，放大相位调节电路的输出；以及信号相加电路，将对应的扬声器放大器的输出叠加于所输入的对应的音频信号，并输出给对应的扬声器。
本发明的另一方案涉及一种用于连接具有第1壳体及第2壳体的耳机
和音源的耳机用缆线。该耳机用缆线包括输入插头；应连接于第1壳体 的第l端子；应连接于第2壳体的第2端子；布设在输入插头与第l端子 之间，用于传输第l音频信号的第l信号线；布设在输入插头与第l端子 之间，与第l信号线成对的第l接地线；布设在输入插头与第2端子之间， 用于传输第2音频信号的第2信号线；布设在输入插头与第2端子之间， 与第2信号线成对的第2接地线；以及经由输入插头，与第l信号线和第 2信号线平行地布设在第1端子与第2端子之间的第3信号线。 通过该方案，不再需要沿梁的布线。
第3信号线可以被用于分别在第1壳体和第2壳体中形成相同电位。 第3信号线也可以被用于将安装在第1、第2壳体的一者中的电池的
电压提供给另一个壳体。
2.针对上述课题2，本发明的一个方案涉及一种将从音源输出的音频
电信号转换成音响信号的耳机。该耳机包括扬声器；麦克风；扬声器放
大器，将麦克风所收集的声音信号相位反转后叠加于所输入的音频信号；
以及滤波器，被设在扬声器放大器与扬声器之间，通过特性可变。
所述"耳机，，是指向人的耳朵提供音响信号的设备，与其尺寸无关。 因此，"耳机"包括耳塞式耳机、头戴式耳机、通话用的耳麦等。根据该 方案，与再现环境相应地切换滤波器的通过特性，从而能够除去不舒服的 噪声。
滤波器可以被构成为至少可在第1状态和第2状态的两个状态间切 换，所述第1状态是使至少音频频带通过的状态，所述第2状态具有以降 低噪声为目的而设计的通过特性。
可以是滤波器在第2状态下作为低通滤波器发挥作用。 滤波器可以被构成为在第l状态下使扬声器放大器的输出信号原样通过。
滤波器可以包括设在扬声器放大器与扬声器之间的电阻；以及被串
联设置在扬声器和电阻的连接点与固定电压端子之间的电容器和开关。
此时，能够通过断开开关而使滤波器无效化，能够将扬声器放大器的 输出提供给扬声器。滤波器可以是能在第1、第2状态下切换截止频率的低通滤波器。低 通滤波器在第2状态下的截止频率可以设定得比可听频带的上限频率低。
一个方案的耳机可以还具有判断音频信号的电平的电平检波电路。可 以基于电平检波电路的判断结果来切换滤波器的状态。
当音频信号的电平较小时、或者没有音频信号输入时，人耳容易感知 高频的噪声。因此，通过根据音频信号的电平来自动切换滤波器的状态， 能够恰当地抑制从扬声器传出的噪声。
本发明的另一方案是一种降噪电路。该降噪电路包括对麦克风所收 集的声音信号进行放大的麦克风放大器；调节麦克风放大器的输出信号的 相位的相位调节电路；将相位调节电路的输出信号叠加于所输入的音频信 号并输出的扬声器放大器；以及判断音频信号的电平的电平检波电路。为 切换配置在扬声器放大器后级的本降噪电路外部的滤波器的频带而输出 与电平检波电路的判断结果相应的信号。
降噪电路可以还包括一端接地、控制端子被输入与电平纟企波电路的判 断结果相应的信号的滤波器控制开关。滤波器控制开关的另 一端可以与滤 波器相连接。
本发明的再一个方案是一种降噪方法。该方法包括对麦克风所收集 的环境音信号进行放大的步骤；调节放大后的环境音信号的相位的步骤； 由扬声器放大器将相位调节后的环境音信号叠加于所输入的音频信号的 步骤；判断音频信号的电平的步骤；以及当音频信号的电平高于预定的阈 值时，使扬声器放大器的输出输出到扬声器，当音频信号的电平低于阚值 时，将扬声器放大器的输出过滤后输出到扬声器的步骤。
3.针对上述课题3，本发明的一个方案的耳麦包括第1麦克风；第 2麦克风；扬声器；以及降噪电路，将第1麦克风所收集的声音信号相位 反转后叠加于来自对方的声音信号，并输出给扬声器。该第1麦克风、第 2麦克风、扬声器以及降噪电路被内置在同一壳体中。耳麦将由第2麦克 风收集的声音信号输出给对方。
通过将能由降噪电路隔音的频带和能由壳体隔音的频带与人类声音 的频带相错开地来进行设计，能够将耳麦用户的声音不消除地与来自对方 的声音信号一起从扬声器输出。用户在环境音被除去了的状态下能够从扬 声器听到自己的声音，所以就不必大声说话，能实现舒适的通话。耳麦可以将对来自对方的声音信号进行相位反转后的信号叠加于由 第2麦克风所收集的声音信号，输出给对方。
本发明的再一个方案也涉及一种耳麦。该耳麦包括麦克风；扬声器； 以及降噪电路，将麦克风所收集的声音信号相位反转后叠加于来自对方的 声音信号，并输出给扬声器。该麦克风、扬声器及降噪电路被内置在同一 壳体中。耳麦将由麦克风收集的声音信号输出给对方。
耳麦可以还包括除去麦克风所收集的声音信号的高频分量的滤波器， 将滤波器的输出发送给对方。
通过用滤波器除去高频的环境音，能够从要发送给对方的声音中除去 噪声。
应当注意，上述结构要件的任意组合或重新配置等都如所提出的实施 例一样有效，或者已被所提出的实施例覆盖。
此外，该发明内容并不一定描述了全部必要特征，因此本发明还可以 是这些所描述的特征的子组合。


以下参照附图以示例的方式对实施方式进行描述，这些附图意在示例 而非限制，并且对各附图中相同的单元标以相同的标号，其中 图1是表示带降噪功能的耳机的结构的图。 图2是表示第1实施方式的耳机的结构的图。
图3的(a) ~ (c)是表示带降噪功能的耳机的内部电路的结构例及 其特性的图。
图4是表示第2实施方式的具有降噪电路的耳机的内部结构的电路图。
图5的(a) ~ (c)是表示第2实施方式的耳机的隔音特性的图。
图6是表示相位调节电路的结构例的图。
图7是表示一般的耳麦的结构的图。
图8是表示第3实施方式的耳麦的结构的图。
图9是表示第1壳体内部的结构的电路图。
图IO是表示第3实施方式的耳麦的隔音特性的图。
图11是表示变形例的耳麦的第1壳体内部的结构的电路图。
具体实施例方式
以下，基于优选的实施方式说明本发明。这些实施方式只是例示，并 非限定本发明的范围。实施方式中所描述的所有特征及其组合，不一定就 是本发明的本质特征。
在本说明书中，所谓"部件A与部件B相连接的状态"，包括部件A 与部件B物理地直接连接的情形，以及部件A与部件B经由不对电连接 状态产生影响的其他部件间接相连接的情形。同样地，所谓"部件C被设 置在部件A与部件B之间的状态"，除部件A与部件C、或部件B与部件 C直接相连的情形外，还包括经由不对电连接状态产生影响的其他部件间 接相连接的情形。
(第1实施方式)
图2是表示第1实施方式的耳机100的结构的图。耳机100将从音源 (未图示)输出的音频电信号转换成音响信号。
耳机100具有第1壳体10a、第2壳体10b、缆线30及梁10c。
在第1壳体10a内部安装电池12、第1扬声器14a、第1麦克风16a、 第1驱动电路20a。
第1麦克风16a收集环境音，将之转换成电声音信号。第1驱动电路 20a是降噪电路，将第1麦克风16a所收集的声音信号相位反转后叠加于 从音源输出的、应作为音响信号从第1扬声器14a输出的第1音频信号Sl 中，驱动第1扬声器14a。
第1驱动电路20a包括麦克风放大器22a、相位调节电路24a、扬声 器放大器26a、加法运算电阻R1、加法运算电阻R2。
麦克风放大器22对第1麦克风16a的输出信号进行放大。相位调节 电路24调节麦克风放大器22的输出的相位。扬声器放大器26a对相位调 节电路24a的输出进行放大。加法运算电阻R1、加法运算电阻R2作为使 扬声器放大器26a的输出叠加于经由缆线30输入的第1音频信号S1，并 输出到第1扬声器14a的信号相加电路来发挥作用。
在第2壳体10b内部安装第2扬声器14b、第2麦克风16b、第2驱 动电路20b。
第2麦克风16b收集环境音，将之转换成电声音信号。第2驱动电路20b是降噪电路，将第2麦克风16b所收集的声音信号相位反转后叠加于
从音源输出的第2音频信号S2，驱动第2扬声器14b。第2驱动电路20b
与第1驱动电路20a为同样结构。
第1壳体10a和第2壳体10b由梁10c初4成地连接起来。 缆线30将从音源(未图示)输入到输入插头32的第1、第2音频信
号Sl、 S2分配给第1壳体10a、第2壳体10b。
缆线30除输入插头32外还具有第1端子34a、第2端子34b、第1
信号线L1、第l接地线Lgl、第2信号线L2、第2接地线Lg2、第3信
号线L3。
输入插头32是立体声梢插头(stereo pin jack )，被构成为可装卸于提 供音频信号的插口。输入插头32具有第1端子32a、第2端子32b、接地 端子32c。第1端子32a被提供第1音频信号Sl，第2端子32b被提供第 2音频信号S2，接地端子32c被提供接地电位。
缆线30的第1端子34a与第1壳体10a相连接。第2端子34b与第2 壳体10b相连接。
第1信号线Ll布设在输入插头32与第1端子34a之间，传输第1音 频信号S1。第l接地线Lgl与第1信号线L1成对，沿第1信号线L1布 设在输入插头32与第l端子34a之间。
即，第1信号线Ll的一端与输入插头32的第1端子32a相连接，第 1接地线Lgl的一端连接于输入插头32的接地端子32c。
同样地，第2信号线L2布设在输入插头32与第2端子34b之间，传 输第2音频信号S2。第2接地线Lg2与第2信号线L2成对，沿第2信号 线L2布设在输入插头32与第2端子34b之间。
第3信号线L3与第1信号线L1及第2信号线L2平行地经由输入插 头32布设在第1端子34a和第2端子34b之间。
第1信号线L1、第l接地线Lgl、第2信号线L2、第2接地线Lg2、 第3信号线L3被未图示的绝缘体包覆着。即，第1信号线L1、第l接地 线Lgl及第3信号线L3的一部分L3a所成的组，和第2信号线L2、第2 接地线Lg2及第3信号线L3的一部分L3b所成的组各自在外观上形成单 一的布线。
图2中缆线30被表示为以输入插头32为顶点的"V"字形分岔的布线，但也可以是"Y"字形。或者还可以是其他形状的布线。
第1壳体10a侧的第1驱动电路20a经由开关SW1和布设在第1壳 体10a内的布线L4从电池12接受电力供给。另一方面，第2壳体10b侧 的第2驱动电路20b经由第3信号线L3从电池12接受电力供给。
通过利用第1实施方式的缆线30,就无需在梁10c的内部布设从第1 壳体10a向第2壳体10b供给电池电压的电源布线，所以梁10c的设计的 自由度变高了。或者也可以不设置梁10c，所以能够緩和设计上的制约， 有助于提供设计性高的耳机100。
另外，通过在缆线30的内部将电源布线形成为与第1信号线L1、第 2信号线L2并列布设的第3信号线L3，能够降低电源布线断线的可能性。 因为缆线30是由强度和柔软性高的绝缘材料形成的。
以上说明了将第1实施方式的缆线30应用于带降噪功能的耳机100 的情况，但缆线30的用途不限于此，能够应用于在一个壳体内安装电源、 在其它壳体中利用该电源电压的各种各样的耳机。并且，缆线30的第3 信号线L3的用途也不限于电源电压的传输，还可以用于其它任意信号的 传输。
在第1实施方式中说明了立体声型的耳机，但也可以适用于单声道型 的耳机。此时，只要改变输入插头32的形状即可。 (第2实施方式)
图4是表示第2实施方式的具有降噪电路21的耳机100的内部结构 的电路图。耳机100将从音源(未图示)输出的音频电信号转换成音响信 号。另外，图4中仅表示出了左右声道的一者。
耳机IOO具有扬声器14、麦克风16、降噪电路21、滤波器40。
要从扬声器14输出的音频信号Sl被输入到降噪电路21的音频输入 端子P1。麦克风16收集周围的噪音(环境音)。由麦克风16收集到的信 号(称为环境音信号)S2被输入到降噪电路21的麦克风输入端子P2。
降噪电路21是包括麦克风放大器22、相位调节电路24、扬声器放大 器26、电平检波电路28,并被一体集成在一个半导体衬底上的功能IC。
麦克风放大器22对麦克风16所收集的环境音信号S2进行放大。相 位调节电路24对放大后的环境音信号S3的相位的通过特性进行补偿。扬 声器放大器26将相位调节后的环境音信号S4相位反转并叠加于音频信号Sl，并将叠加后的信号从音频输出端子P3输出。扬声器14由来自音频输
出端子P3的信号驱动。
在降噪电路21的外部，在扬声器放大器26与扬声器14之间设有对 扬声器放大器26的输出信号S5进行过滤的滤波器40。
滤波器40被构成为通过特性可变。具体来说，滤波器40被构成为至 少能在第1状态和第2状态这两个状态间切换，其中第l状态下使至少音 频频带(一般是可听频带20Hz-20kHz左右)通过，第2状态具有以降低 噪声为目的而设计的通过特性。
第2状态下的频带被设计成比音频频带窄。优选第2状态的频带被设 计成满足以下条件之一或者几个的组合。
条件1.将相位调节电路24的相位调节不完全的频带阻断。
条件2.将在降噪电路21内部的能动元件中产生、并从音频输出端子 P3输出的噪声分量超过允许量的频带阻断。
条件3.考虑人耳的听觉特性，将人容易察觉为噪声的频带阻断。
在按照条件1时，基于图3的(b)的相位特性决定频带。在图3的 (b)的相位特性中，相位在lkHz前后开始旋转，所以将滤波器40设计 成阻断lkHz以上的频带。
在按照条件2时，基于从降噪电路21的音频输出端子P3输出的噪声 的通过特性来设计频带。该噪声有频率越高就越大的趋势，图3的(c) 所示的噪声从超过lkHz处起急剧增加。因此，将滤波器40的通过特性设 计成能够恰好除去降噪电路21所产生的噪声。例如对于图3的(c)的情 况，设计成阻断lkHz以上的频带即可。
图4的滤波器40可以被构成为能切换无效和有效。在滤波器40被无 效化的状态下，不对扬声器放大器26的输出产生影响地原样进行输出。 该状态相当于使音频频带通过的第1状态。当滤波器40被有效化时，作 为具有最适于降低噪声的通过特性的滤波器来发挥作用。
为实现该功能，滤波器40被构成为包含电阻Rl、电容器Cl、滤波 器控制开关SW1的低通滤波器。
电阻Rl设置在扬声器放大器26的输出端子与扬声器14的输入端子 之间。电容器Cl和滤波器控制开关SW1被串联地设置在扬声器14同电 阻Rl的连接点Nl与固定电压端子(接地端子)之间。滤波器40在滤波器控制开关SW1断开的时候被无效化，被设定成使音频频带通过的第1
状态。滤波器控制开关SW1接通时，滤波器40作为用于除去噪声的低通 滤波器来发挥作用。
低通滤波器的截止频率只要按照上述条件1或(和)条件2来设计即 可。若考虑图3的(a)和图5，则将截止频率设为lkHz左右就能同时满 足条件1、 2 (和3)。
一般，滤波器40的截止频率设定得比可听频带的上限频率(15k~ 20kHz)低即可，优选设定在数百Hz 数千Hz范围内。
另外，滤波器40不限于图4所示的结构，可以使用各种各样形式的 滤波器。也可以采用带通滤波器或带阻滤波器来取代低通滤波器。
电平检波电路28判断音频信号Sl的电平。具体来说，电平检波电路 28包含检波电路和比较器，由检波电路将音频信号Sl变换成具有与振幅 相应的电平的DC信号，由比较器将它与阈值进行比较。比较结果从滤波 器控制端子P4输出给滤波器40。
滤波器40的状态根据来自滤波器控制端子P4的控制信号S6而进行 切换。即，当音频信号Sl的电平比阔值大时，滤波器控制开关SW1断开。 换言之，当音频信号Sl具有有意义的电平(具有作为音频信号的意义的 电平)时、即在音频再现时，滤波器40被无效化，使音频频带通过。
当音频信号Sl比阈值小时，滤波器控制开关SW1接通。换言之，当 音频信号Sl不具有有意义的电平时、即音频非再现时，滤波器40被有效 化，阻断噪声。
以上是耳机100的结构。下面说明耳机100的动作。
1. 音频的再现状态
当由电平检波电路28判断为音频信号Sl正在再现时，滤波器40被 设定成第1状态。此时，降噪电路21所产生的噪声和环境音信号S3中的 因相位未能很好地补偿而导致的噪声就从扬声器14输出。但是，高频的 噪声被音频信号所掩没，所以人耳不易察觉。在第l状态下，在正进行音 频信号Sl的再现时，将人耳易察觉的低频的环境音信号恰当地消除掉， 从而能够进行良好的音频再现。
2. 音频的非再现状态
在音频信号Sl的非再现状态(无音状态)下，滤波器40被设定为第2状态。此时，降噪电路21中所产生的噪声和环境音信号S3中的因相位 未能良好补偿而引起的噪声被滤波器40阻断。
图5的(a) ~ (c)是表示音频的非再现状态时的耳机100的隔音特 性的图。图5的(a)中实线表示降噪电路21的隔音特性，虛线表示壳体 的隔音特性。图5的(b)表示降噪电路21中所产生的噪声，图5的(c) 表示麦克风16所收集的环境音信号与从扬声器14输出的环境音信号的相 位差。
壳体具有频率越高就越良好的隔音特性。麦克风16所收集的环境音 中，仅滤波器40的截止频率fc以下的分量被相位反转地从扬声器14输出， 截止频率fc以上的频带被阻断。截止频率fc以下的频带中，通过了滤波 器40的被相位反转了的环境音信号与通过了壳体的环境音相抵消，来实 现良好的降噪处理。另外，对于截止频率fc以上的频带，降噪电路21的 降噪处理实质上被低通滤波器无效化了 ，但壳体本身所具有的隔音性使得 能够阻断要到达人耳的环境音。
用户除以再现音频为目的而使用带降噪功能的耳机外，有时还作为耳 栓来使用。第2实施方式的耳机100对于该用途也极其有用。
通过第2实施方式，能良好地阻断无音状态(非再现时)时的噪声。 因此，无需对降噪电路21内部所使用的能动元件、例如麦克风放大器22、 扬声器放大器26使用低噪声的高价的驱动器。因此，能够降低降噪电路 21的成本。
另外，以往为了用相位调节电路24相位补偿尽可能高的频率，需要 使用复杂的电路，但在第2实施方式中，由滤波器40阻断相位补偿不合 适的频带，所以能够简化相位调节电路24的结构。图6是表示相位调节 电路24的结构例的图。输入端子P10和输出端子P11之间设有电容器C10， 电阻RlO和电阻Rll串接后与电容器C10并联连接。在电阻RIO、 Rll 的连接点与接地端子之间设有电容器Cll。根据需要，也可以级联多个图 6的相位调节电路24。
另外，将以上结构要件的任意组合、本发明的结构要件及表现形式在 方法、装置、系统等之间相互变换后的方案作为本发明的实施方式也是有 效的。下面i兌明变形例。
在第2实施方式中，说明了将滤波器40设在降噪电路21的外部的情况，^旦也可以将其一部分元件集成在降噪电路21内。例如可以〗吏用
MOSFET构成滤波器控制开关SW1，设置在降噪电路21内部。
也可以基于用户的指示来使滤波器控制开关SW1接通或断开。此时，
可以用机械开关构成滤波器控制开关SW1。
滤波器40可以用能切换截止频率的低通滤波器来构成。第1截止频
率设定为不对音频频带产生影响的值。第2截止频率考虑上述条件1~3
地设定即可。
(第3实施方式)
图8是表示第3实施方式的耳麦100的结构的图。耳麦100与便携式 电话终端、IP电话、固定电话等通信设备110相连，佩戴于用户的头部。
耳麦100具有分别佩戴于左右耳的第1壳体10a、第2壳体10b、以 及连接它们的梁8。耳麦100和通信设备110通过缆线6相连接。在第3 实施方式中，耳麦可以是立体声型，也可以是单声道型。另外，也可以是 仅佩戴于一个耳朵的单一壳体10a的结构。
扬声器14、第1麦克风16、第2麦克风18、降噪电路20被内置在第 l壳体10a内。第1麦克风16被配置成朝向壳体的外侧，收集环境音。
降噪电路20将第1麦克风16所收集的声音信号S2相位反转后叠加 于来自通话对方的声音信号(称为受话信号)Sl，输出给扬声器14。耳麦 100将第2麦克风18所收集的声音信号S3作为送话信号输出给对方。
第2壳体10b为从第1壳体10a的结构中除去第2麦克风18的结构。
图9是表示第1壳体10a内部的结构的电路图。降噪电路20包括麦 克风放大器22、相位调节电路24、扬声器放大器26。
第1麦克风16收集环境音，转换成电声音信号(以下称环境音信号) S2。麦克风放大器22对从第1麦克风16输出的环境音信号S2进行放大。 相位调节电路24调节麦克风放大器22的输出S4的相位。扬声器放大器 26将相位调节后的环境音信号S5相位反转后叠加于受话信号Sl,驱动扬 声器14。
反相放大器31将受话信号Sl反相。加法器33将反相放大器31的输 出承S1叠加于第2麦克风18所收集到的声音信号S3，作为送话信号S3， 输出给通信设备110。应注意扬声器14和第2麦克风18是被设置在同一 壳体内的。以上是耳麦100的结构。接下来说明耳麦100的动作。图IO是表示 第3实施方式的耳麦100的隔音特性的图。横轴表示频率，纵轴表示隔音 水平。
图10中实线表示降噪电路20的隔音特性，虚线表示内置耳麦100的 壳体的隔音特性。
降噪电路20的隔音特性是表示降噪处理的性能，在频率较低的区域 具有较高的水平，当频率上升时隔音水平下降。这是因为，在频率较低的 区域，相位调节电路24的相位调节能够良好地进行，从而能够将第1麦 克风16所收集的声音信号S2进行180度相位反转地从扬声器14输出。 但当频率变高时，相位调节电路24的相位调节出现偏差，所以从第1麦 克风16至扬声器14的路径的相位特性偏离于180度。其结果，降噪处理 的性能变差。
图10中除降噪电路20和壳体IO的隔音特性外，还表示有人类的声 音的频带fv。人类的声音具有跨及数百Hz 数千Hz的频带，所以具有能 穿过壳体并难以受到降噪电路20降噪的性质。
现在，当耳麦100的用户说话时，所说的话的声音^皮第1麦克风16 收集，同时穿过壳体IO被第2麦克风18收集。另一方面，当着眼于周围 的环境音时，其低频分量被降噪电路隔音，而其高频分量被壳体隔音，所 以在到达第2麦克风18前足够衰减。
耳麦100用第2麦克风18收集用户所发出的声音，与来自对方的受 话信号Sl合成后作为送话信号S3，输出。通过将第2麦克风18配置在壳 体10内部，能够隔断环境音的高频分量地将用户发出的声音发送给对方。
用户的耳朵被壳体覆盖。因此，环境音中的高频分量被隔音，在到达 鼓膜前足够衰减。另外，环堍音中的低频分量因降噪电路20的隔音而被 消除，难以为鼓膜所察觉。
着眼于用户发出的声音。用户发出的声音被第1麦克风16收集。但 如图10所示，声音的频带位于降噪电路20的隔音性下降的区域。因此， 从扬声器14输出的用户的声音并没有与乂人人口不经由降噪电路20地传输 到耳朵的音响信号相互抵消，而是到达用户的鼓膜。结果，用户能够从扬 声器14听到自己所说的声音。
即，环境音不到达被壳体覆盖的用户的耳朵，而自己所说的声音能够到达。
一般人们在难以听到自己的声音时会有大声说话的倾向，但若使用
第3实施方式的耳麦100，就不必大声i兌话了。
图11是表示变形例的耳麦100的第1壳体10a内部的结构的电路图。 在图ll的电路中，第1麦克风16兼具第2麦克风18的功能。即，成为 从图9的电路中除去第2麦克风18、反相放大器31、加法器33后的结构。
本实施方式的耳麦100将由第1麦克风16收集到的声音信号作为送 话信号S3输出给对方。具体来说，利用低通滤波器(LPF) 35除去被相 位调节电路24进行了相位调节的声音信号S5的高频分量，作为送话信号 S3输出。
通过用低通滤波器35除去声音频带以外的环境音，能够从要发送给 对方的声音中除去噪声。
通过本实施方式的耳麦100,能够与前面的实施方式一样地提供舒适 的通话环境。另外，由于减少了麦克风的个数，所以能够削减电路面积和 成本。
基于实施方式对本发明进行了说明，但显然实施方式仅是表示本发明 的原理、应用，在不脱离权利要求书所规定的本发明的思想的范围内，可 以对实施方式进行很多变形例以及变更配置。
权利要求
1. 一种将从音源输出的音频电信号转换成音响信号的耳机，其特征在于，包括第1壳体，包括电池、第1扬声器、第1麦克风、以及第1驱动电路，所述第1驱动电路将所述第1麦克风收集的声音信号相位反转后叠加于所输入的第1音频信号，来驱动所述第1扬声器；第2壳体，包括第2扬声器、第2麦克风、以及第2驱动电路，所述第2驱动电路将所述第2麦克风收集的声音信号相位反转后叠加于所输入的第2音频信号，来驱动所述第2扬声器；以及缆线，将从上述音源输出的上述第1音频信号和第2音频信号分配给上述第1壳体和第2壳体；其中，上述缆线包括输入插头；应连接于上述第1壳体的第1端子；应连接于上述第2壳体的第2端子；布设在上述输入插头与上述第1端子之间，用于传输上述第1音频信号的第1信号线；布设在上述输入插头与上述第1端子之间，与上述第1信号线成对的第1接地线；布设在上述输入插头与上述第2端子之间，用于传输上述第2音频信号的第2信号线；布设在上述输入插头与上述第2端子之间，与上述第2信号线成对的第2接地线；以及经由上述输入插头，与上述第1信号线和上述第2信号线平行地布设在上述第1端子与上述第2端子之间的第3信号线；上述第1驱动电路经由布设在上述第1壳体内的布线从上述电池接受电力供给，上述第2驱动电路经由上述第3信号线从上述电池接受电力供给。
2. 如权利要求1所述的耳机，其特征在于， 上述第l驱动电路和第2驱动电路分别包括麦克风放大器，放大对应的上述麦克风的输出； 相位调节电路，调节上述麦克风放大器的输出的相位； 扬声器放大器，放大上述相位调节电路的输出；以及 信号相加电路，将对应的上述扬声器放大器的输出叠加于对应的音频信号，并输出给对应的上述扬声器。
3. —种用于连接具有第1壳体及第2壳体的耳机和音源的耳机用缆线， 其特征在于，包括输入插头；应连接于上述第1壳体的第1端子； 应连接于上述第2壳体的第2端子；布设在上述输入插头与上述第l端子之间，用于传输第1音频信号的 第1信号线；布设在上述输入插头与上述第l端子之间，与上述第l信号线成对的 第1接地线；布设在上述输入插头与上述第2端子之间，用于传输第2音频信号的 第2信号线；布设在上述输入插头与上述第2端子之间，与上述第2信号线成对的 第2接地线；以及经由上述输入插头，与上述第l信号线和上述第2信号线平行地布设 在上述第1端子与上述第2端子之间的第3信号线。
4. 如权利要求3所述的耳机用缆线，其特征在于，上述第3信号线被用于分别在上述第1壳体和上述第2壳体中形成相 同电4立。
5. 如权利要求4所述的耳机用缆线，其特征在于，上述第3信号线被用于将安装在上述第1、第2壳体的一者中的电池的电压提供给另一个壳体。
6.一种将从音源输出的音频电信号转换成音响信号的耳机，其特征在于，包括扬声器； 麦克风；扬声器放大器，将上述麦克风所收集的声音信号相位反转后叠加于所输入的音频信号；以及
7. 如权利要求6所述的耳机，其特征在于，上述滤波器被构成为至少可在第1状态和第2状态的两个状态间切 换，所述第1状态是使至少音频频带通过的状态，所述第2状态具有以降 低噪声为目的而设计的通过特性。
8. 如权利要求7所述的耳机，其特征在于 上述滤波器在上述第2状态下作为低通滤波器发挥作用。
9. 如权利要求7或8所述的耳机，其特征在于，上述滤波器被构成为在上述第l状态下使上述扬声器放大器的输出信 号原样通过。
10. 如权利要求7所述的耳机，其特征在于， 上述滤波器包括设在上述扬声器放大器与上述扬声器之间的电阻；和 被串联设置在上述扬声器和上述电阻的连接点与固定电压端子之间 的电容器和开关。
11. 如权利要求7所述的耳机，其特征在于上述滤波器是可在上述第1、第2状态下切换截止频率的低通滤波器。
12. 如权利要求6至11的任一项所述的耳机，其特征在于， 还包括判断上述音频信号的电平的电平检波电路； 基于上述电平检波电路的判断结果来切换上述滤波器的状态。
13. —种降噪电路，其特征在于，包括 对麦克风所收集的声音信号进行放大的麦克风放大器； 调节上述麦克风放大器的输出信号的相位的相位调节电路；将上述相位调节电路的输出信号叠加于所输入的音频信号并输出的扬声器放大器；以及判断上述音频信号的电平的电平检波电路；为切换配置在上述扬声器放大器的后级、且在本降噪电路外部的滤波 器的频带而输出与上述电平检波电路的判断结果相应的信号。
14. 如权利要求13所述的降噪电路，其特征在于， 还包括一端接地，控制端子被输入与上述电平检波电路的判断结果相应的信号的滤波器控制开关；上述滤波器控制开关的另一端与上述滤波器相连接。
15. —种降噪方法，其特征在于，包括对麦克风所收集的环境音信号进行放大的步骤； 调节放大后的上述环境音信号的相位的步骤；由扬声器放大器将相位调节后的上述环境音信号叠加于所输入的音 频信号的步骤；判断上述音频信号的电平的步骤；以及当上述音频信号的电平高于预定的阈值时，使上述扬声器放大器的输 出输出到扬声器，当上述音频信号的电平低于所述阅值时，将上述扬声器 放大器的输出过滤后输出到上述扬声器的步骤。
16. —种耳麦，其特征在于，包括 第1麦克风；第2麦克风； 扬声器；以及降噪电路，将上述第1麦克风所收集的声音信号相位反转后叠加于来 自对方的声音信号，并输出给上述扬声器；上述第l麦克风、第2麦克风、扬声器以及降噪电路被内置在同一壳 体中，将由上述第2麦克风收集的声音信号作为要输出给对方的信号。
17. 如权利要求16所述的耳麦，其特征在于，将对来自对方的声音信号进行相位反转后的信号叠加于由上述第2麦 克风所收集的声音信号，作为要输出给对方的信号。
18. —种耳麦，其特征在于，包括 麦克风；扬声器；以及降噪电路，将上述麦克风所收集的声音信号相位反转后叠加于来自对 方的声音信号，并输出给上述扬声器；上述麦克风、扬声器及降噪电路被内置在同一壳体中， 将由上述麦克风收集的声音信号作为要输出给对方的信号。
19. 如权利要求18所述的耳麦，其特征在于，还包括除去上述麦克风所收集的声音信号的高频分量的滤波器, 将上述滤波器的输出作为要发送给对方的信号。
全文摘要
本发明提供一种耳机和耳机用缆线。缆线将从音源输出的第1、第2音频信号分配给第1、第2壳体。第1信号线布设在输入插头与第1端子之间，传输第1音频信号。第2信号线布设在输入插头与第2端子之间，传输第2音频信号。第3信号线经由输入插头，与第1信号线和第2信号线平行地布设在第1端子与第2端子之间。
文档编号H04R1/10GK101453677SQ20081017800
公开日2009年6月10日 申请日期2008年12月8日 优先权日2007年12月6日
发明者川原聪, 芦田浩行 申请人:罗姆股份有限公司