(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャビティ内に導電性振動膜とこの導電性振動膜に対向して設置された静電駆動用電極よりなる複数の発音体ユニットと、前記導電性振動膜とは別に設けた導電性振動膜とこれに対向して設置され、かつプリアンプが接続された振動検出用電極よりなる受音用センサユニットとを設置し、前記発音体ユニットを複数個のグループとしてまとめて、そのグループ内で駆動用電極を並列に接続し、グループ内の発音体ユニットの個数を、供給されるディジタル信号の各ビット桁位置に対応して２の整数乗の数となるように配分し、その配分された個々のグループの駆動用電極の端子と電極駆動用電源との間を接／断する電極駆動回路を備え、前記ディジタル信号の各ビットの桁位置に対応した大きさの音響パルスを各グループの発音体から発生させ、前記音響パルスが前記キャビティ内において合成されてアナログ音響信号となり、この合成されたアナログ音響信号と外部アナログ音響雑音とが前記キャビティ内で合成され、これを前記受音用センサユニットの振動膜の振動変位信号として電気信号に変換し、その大きさがあらかじめ設定されたスレショルドに応じて＋１，−１，０なる符号を発生し、これを２進数値とみなして累積加算し、その結果を演算処理して、供給されたディジタル信号との演算結果を外部から導入した音響信号のディジタル化されたものとして検出すると共に、この信号を前記発音体ユニットの駆動用の信号として帰還せしめることにした、防騒音型ディジタル式受話器。
【請求項２】
前記グループ内の発音体ユニットの個数と、個々のグループに専用に供給される電極駆動用電源の電圧との積がディジタル信号のビット桁位置に対応して２の整数乗としたことを特徴とする請求項１における防騒音型ディジタル式受話器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、アナログの音響信号を扱う一般の情報通信機器、電気音響機器、計測機器及びシステムのうち、これらの機器あるいはシステムの音声出力装置に関するもので、特に騒音下でアナログの音響信号とディジタル化された機器あるいはシステムと接続して通信に利用される防騒音型のディジタル式受話器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、騒音下において音声等による通信を行う場合、送信側については接話型のマイクロホンを用いるなどの方法がある。一方受信側では、参考文献１（建築音響工学ハンドブック、技報堂、昭和３８年）にも示されているごとく、防騒音型の受話器が用いられることが多い。図５はこのような受話器の構成を示し、１１は防音ハウジング、１２は受話器本体、１３は圧着用パッドである。外部騒音は防音ハウジング１１により遮音され、レベルが軽減されて耳に到着する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の防騒音型受話器における防音ハウジングは、十分な遮音効果を持つためには全体に肉厚が大でかつ重量も十分なものが必要でありその場合には装着、操作が煩雑となる。また受話器の装着は、圧着用パッドの部分を耳殻を覆うように当てがい、その際、圧着力が大きいと頭部に違和感を生じて不快となり、また圧着力が弱いと、特に低音領域が漏れ、十分な遮音効果が得られない等の問題があった。
【０００４】
本発明は、このような従来の問題を解決するものであり、装着感に優れ、かつ遮音効果に優れた防騒音型のディジタル式受話器を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、受聴耳近傍に耳殻を覆うよう形成されたキャビティーの内部の音圧を検出し、これを打ち消すようにこのキャビティーの内部に音圧を放射することにより、耳に達する騒音を減少させるとともに、この音圧に伝達すべき音声信号を重畳してキャビティー内に放射するようにしたものである。キャビティーは、内部に騒音がある程度侵入することを前提としているため、自重、圧着力共に従来の防音型受話器に比べはるかに軽減することができる。また、この防騒音型受話器は、受話信号が無い場合には、いわゆるイヤーマフとして使用することができる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、キャビティ内に導電性振動膜とこの導電性振動膜に対向して設置された静電駆動用電極よりなる複数の発音体ユニットと、前記導電性振動膜とは別に設けた導電性振動膜とこれに対向して設置され、かつプリアンプが接続された振動検出用電極よりなる受音用センサユニットとを設置し、前記発音体ユニットを複数個のグループとしてまとめて、そのグループ内で駆動用電極を並列に接続し、グループ内の発音体ユニットの個数を、供給されるディジタル信号の各ビット桁位置に対応して２の整数乗の数となるように配分し、その配分された個々のグループの駆動用電極の端子と電極駆動用電源との間を接／断する電極駆動回路を備え、前記ディジタル信号の各ビットの桁位置に対応した大きさの音響パルスを各グループの発音体から発生させ、前記音響パルスが前記キャビティ内において合成されてアナログ音響信号となり、この合成されたアナログ音響信号と外部アナログ音響雑音とが前記キャビティ内で合成され、これを前記受音用センサユニットの振動膜の振動変位信号として電気信号に変換し、その大きさがあらかじめ設定されたスレショルドに応じて＋１，−１，０なる符号を発生し、これを２進数値とみなして累積加算し、その結果を演算処理して、供給されたディジタル信号との演算結果を外部から導入した音響信号のディジタル化されたものとして検出すると共に、この信号を前記発音体ユニットの駆動用の信号として帰還せしめることにした、防騒音型ディジタル式受話器であり、装着感に優れ、かつ遮音効果に優れた防騒音型のディジタル式受話器を実現できるという作用を有する。
【０００８】
本発明の請求項２に記載の発明は、前記グループ内の発音体ユニットの個数と、個々のグループに専用に供給される電極駆動用電源の電圧との積がディジタル信号のビット桁位置に対応して２の整数乗としたことを特徴とする請求項１における防騒音型ディジタル式受話器であり、装着感に優れ、かつ遮音効果に優れた防騒音型のディジタル式受話器を実現できるという作用を有する。
【００１２】
（実施の形態）
図１は本発明の実施の形態におけるディジタル式電気音響変換器の構成を示すものである。図１において、２１はキャビティーを形成する防音ハウジング、２２は複数の発音体であるユニットＡ、２３は１個の受音マイクロホンであるユニットＢ、２４はプリアンプ、２５はサンプルーホールド回路、２６はデルタ変調回路、２７は演算回路、２８は信号受信端子、２９は駆動信号供給回路、３０は電極駆動回路、３１は駆動電源である。
【００１３】
図２は本実施の形態における電気音響変換器の防音ハウジングおよびそれによって形成されるキャビティーとユニットＡ、Ｂの構成を示す。図２において、３３はユニットＡ、３４はユニットＢ、３５はハウジング、３６はイヤーパッド、３７は端子である。ユニットＡ３３、ユニットＢ３４の構成をそれぞれ図３、図４に示す。図３において、４０はケーシング、４１は振動膜、４２は駆動電極である。図４において、５０はケーシング、５１は振動膜、５２は検出電極、５３はインピーダンス変換回路である。ユニットＡは１個、２個、４個、８個・・とそれぞれにグループを形成し、それぞれ２０  、２１  、２２  、、、、に対応させている。ユニットＢは１個である。
【００１４】
次に本実施の形態におけるディジタル式電気音響変換器の動作について図１を参照して説明する。静電型電気音響変換器本体であるユニットＡ２２および静電型音響電気変換器であるユニットＢ２３は、コンデンサスピーカとコンデンサマイクロホンである。コンデンサマイクロホンとコンデンサスピーカはよく知られており、マイクロホンについては、その出力電圧が振動膜面上の音圧による振動膜の変位と、エレクトレット表面電位（または成極電圧）に比例することが知られている。コンデンサスピーカの出力音圧は、静電的に振動膜に加えられる駆動力に比例し、その大きさは、エレクトレット表面電位（または成極電圧）と外部から与えられる信号電圧の積と、振動膜に対向する駆動用電極の面積の大きさで決定される。このことは周知である。
【００１５】
そこで、ディジタル信号の各ビットの桁位置に対応して、
２０  ：２１  ：２２  ：２３  ：２４  ：……＝    １：２：４：８：１６：……
の割合でグループのユニットＡの個数を定め、ビットが存在する場合に、一定電圧の電極駆動用電源とそのユニットグループとの接続を「接」として駆動力を与える。これにより、ディジタル信号の数値にしたがった大きさの音圧をキャビティー内に放射させ、キャビティー内での信号全体の大きさは、
ｂ０  ・２０  ＋ｂ１  ・２１  ＋ｂ２  ・２２  ＋        ＋
ただし、ｂ０  ，ｂ１  ，ｂ２  ．．は０または＋／−１
となる。すなわちユニットＡ群を介した電気−音響の変換と、ディジタル−アナログ変換を同時に行うものである。その際、印加するディジタル電気信号は、すべての桁位置に対して電圧が一定であり、かつ十分に高いクロック周波数を持っているものとすると、駆動力の周波数特性は平坦と見なすことができる。また個々の桁位置に対する供給電圧とグループ内のユニットＡの個数との積を上記の割合で設定しても同様の動作が可能である。なお、このキャビティーの大きさは、対象とする周波数範囲内において波長よりも小さいので、その内部での音圧はすべての場所において均一であるとみなせるものである。
【００１６】
このようにしてキャビティー内に放射された音響信号は、ユニットＢの振動検出用電極によって検出される。振動検出用電極は、１個の端子に接続され、この端子から振動膜の振動変位信号が得られる。検出された振動変位信号は、プリアンプ２４でレベルが調整された後、サンプル−ホールド回路２５において高速のクロック信号でサンプリング（入力サンプリング）される。そして、デルタ変調回路２６において、そのサンプル値を一つ前のものと比較して、その差があらかじめ設定されているスレショルドレベル以上に増加している場合に＋１、減少している場合に−１なる出力パルスを発生するとともに、差がスレショルドレベル以内であれば出力パルスを発生しない。すなわちデルタ変調の操作を行う。かくして得られた＋１、−１または０なる出力を２進数とみなして演算回路２７に供給する。演算回路２７は、この値を累積加減算し、常に新しい駆動信号を作成する。この動作は文献２（特願平８−３１２５１３号公報）にも祥述されている。ここで外部から供給されるディジタル電気信号が無い場合、検出され演算回路２７に与えられる信号は、ユニットＢの振動膜面上に加えられる音圧による加振力によるもののみである。演算回路２７の出力である２進数を、駆動信号供給回路２９は、この電気音響変換器と外部との接続のインターフェースに整合するクロックによってデータサンプリング（出力サンプリング）し、その出力を電極駆動信号として電極駆動回路３０に所定のフォーマットで供給する。電極駆動回路３０には駆動電源３１から電力が供給される。
【００１７】
上記サンプリングから累積加算迄の間に対するクロック信号を、出力サンプリング以降のクロック信号に対して２倍以上の周波数とすることにより、アナログ信号である音響信号とディジタル電気信号とを直接接続することができる。また、外部からキャビティー内に侵入する騒音によって与えられるユニットＢの振動膜面上の音圧と、演算回路２７から駆動信号供給回路２９と電極駆動回路３０を経由してユニットＡ群から放射される合成音圧が、誤差範囲内でバランスしていて、キャビティー内部の音が打ち消された状態となる。その誤差は、演算回路２７においてユニットＢの出力が小となるよう常に加減算が行われているため、ディジタル信号の最下位ビットの範囲内である。また、演算回路２７の出力に重複する音声信号は、信号受信端子２８から供給して加算することにより、音声伝達による通信の目的が達成される。
【００１８】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、受聴耳近傍に耳殻を覆うよう形成されたキャビティーの内部の音圧を検出し、これを打ち消すようにこのキャビティーの内部に音圧を放射することにより、耳に達する騒音を減少させるとともに、この音圧に伝達すべき音声信号を重畳してキャビティー内に放射することにより、音声伝達による通信の目的が達成される。キャビティーは、内部に騒音がある程度侵入することを前提としているため、比較的軽量でかつ装着圧も軽微であっても十分な遮音効果を得ることができ、装着感に優れ、かつ遮音効果に優れた防騒音型のディジタル式受話器を実現することができる。また、受話信号が無い場合には、いわゆるイヤーマフとして使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態におけるディジタル式電気音響変換器の回路構成を示すブロック図
【図２】（ａ）実施の形態におけるディジタル式電気音響変換器の正面図
（ｂ）実施の形態におけるディジタル式電気音響変換器の断面図
【図３】（ａ）実施の形態におけるユニットＡの正面図
（ｂ）実施の形態におけるユニットＡの断面図
【図４】（ａ）実施の形態におけるユニットＢの正面図
（ｂ）実施の形態におけるユニットＢの断面図
【図５】（ａ）従来例におけるディジタル式電気音響変換器の正面図
（ｂ）従来例におけるディジタル式電気音響変換器の断面図
【符号の説明】
１１  防音ハウジング
１２  受話器本体
１３  圧着用パッド
２１  キャビティーを形成する防音ハウジング
２２  ユニットＡ
２３  ユニットＢ
２４  プリアンプ
２５  サンプルホールド回路
２６  デルタ変調回路
２７  演算回路
２８  信号受信端子
２９  駆動信号供給回路
３０  電極駆動回路
３１  駆動電源
３３  ユニットＡ
３４  ユニットＢ
３５  ハウジング
３６  イヤーパッド
３７  端子
４０  ケーシング
４１  振動膜
４２  駆動電極
５０  ケーシング
５１  振動膜
５２  検出電極
５３  インピーダンス変換回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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