JP2989843B2 - アクティブ雑音減少システム - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明の技術分野は、周囲の音響雑音の能動的および
受動的減少に組み合わされた伝達の問題に適用される制
御システム電子工学に関連する音響技術である。
受動的減少に組み合わされた伝達の問題に適用される制
御システム電子工学に関連する音響技術である。
背景となる技術 アクティブ雑音減少はネガチブフィードバックシステ
ムであり、その概念は1928年のH.S・Blackによる米国特
許第1,686,792号明細書に遡る。電気−音響ANRシステム
に対するネガチブフィードバックの特定の応用は1961年
のH.F.Olsonによる米国特許第2,983,790号明細書で提案
されており、OlsonおよびMay（1953）、Olson（1956）,
Bleazy（1962）によってその条項が記載されている。こ
のようなANRの概念は第１図に概略的に示され、下記で
詳細に記載される。第１図のANRシステムは、集音マイ
ク18に侵入する周囲雑音Pnの影響をほとんど排除する理
想的な状況下のスピーカ15から出力される音響カウンタ
波を生成する。
ムであり、その概念は1928年のH.S・Blackによる米国特
許第1,686,792号明細書に遡る。電気−音響ANRシステム
に対するネガチブフィードバックの特定の応用は1961年
のH.F.Olsonによる米国特許第2,983,790号明細書で提案
されており、OlsonおよびMay（1953）、Olson（1956）,
Bleazy（1962）によってその条項が記載されている。こ
のようなANRの概念は第１図に概略的に示され、下記で
詳細に記載される。第１図のANRシステムは、集音マイ
ク18に侵入する周囲雑音Pnの影響をほとんど排除する理
想的な状況下のスピーカ15から出力される音響カウンタ
波を生成する。
上述の理想的な状況とは、フィードバックループを囲
る位相シフトがないことを意味する。一般に電気−音響
システムでは、位相システムは一定ではなく、周波数と
共に増加する。それ故に、任意の伸長された周波数帯域
にわたって一定の周波数シフトを保つことは不可能であ
る。90゜の位相シフトが到達される周波数では、第１図
のANRシステムはもはや雑音を排除することはできな
い。180゜の位相シフトに到達する周波数では、ネガチ
ブフィードバックは正のフィードバックに変化し、そし
て十分な利得によってシステムは不安定になる。この所
望されない周波数−依存の位相シフトの源は２つの面を
有する：音波伝播遅延および音響回路伝送遅延である。
る位相シフトがないことを意味する。一般に電気−音響
システムでは、位相システムは一定ではなく、周波数と
共に増加する。それ故に、任意の伸長された周波数帯域
にわたって一定の周波数シフトを保つことは不可能であ
る。90゜の位相シフトが到達される周波数では、第１図
のANRシステムはもはや雑音を排除することはできな
い。180゜の位相シフトに到達する周波数では、ネガチ
ブフィードバックは正のフィードバックに変化し、そし
て十分な利得によってシステムは不安定になる。この所
望されない周波数−依存の位相シフトの源は２つの面を
有する：音波伝播遅延および音響回路伝送遅延である。
音波伝播遅延は、約344m/秒である空気中の音の限定
された速度によって生じる。音響回路伝送遅延によって
生じる位相シフトはそこでの伝播遅延が計測される距離
と周波数とに比例し、音の速度に反比例する。スピーカ
と集音マイク18との間の距離が短いANRシステムでは、
伝播遅延によって生じる位相シフトは小さい。これは電
子イヤホーン内でのANRの応用を非常に効果的にする。
例えばスピーカとマイクロホンの間の1cmの距離に対し
ては、180゜の伝播遅延を誘発する位相シフトは17.2KHz
で発生する。安定性のために17.2Hzの周波数でのループ
の利得は、典型的に200Hz乃至4KHzのみの帯域を必要と
する音声伝達に悪影響を与えることなく１より十分下に
減少されることができる。
された速度によって生じる。音響回路伝送遅延によって
生じる位相シフトはそこでの伝播遅延が計測される距離
と周波数とに比例し、音の速度に反比例する。スピーカ
と集音マイク18との間の距離が短いANRシステムでは、
伝播遅延によって生じる位相シフトは小さい。これは電
子イヤホーン内でのANRの応用を非常に効果的にする。
例えばスピーカとマイクロホンの間の1cmの距離に対し
ては、180゜の伝播遅延を誘発する位相シフトは17.2KHz
で発生する。安定性のために17.2Hzの周波数でのループ
の利得は、典型的に200Hz乃至4KHzのみの帯域を必要と
する音声伝達に悪影響を与えることなく１より十分下に
減少されることができる。
イヤホーン内の1cm或いはそれ以下のスピーカとマイ
クロホンの間の距離では、不安定性の無視される理由は
音響回路伝送遅延によって生じる位相シフトである。例
えば第３図に関連してさらに念入りに記載されるよう
に、典型的なスピーカの音響回路は、振動板の質量と、
振動板および空気支持体によるコンプライアンスと、損
失および音響放射による抵抗成分とから構成される。上
述の音響回路の構成要素の組み合わされた効果は、180
゜の音響位相シフトを生じ、しばしば伝達に非常に重要
な周波数の範囲の中心にある振動板の共振である。後に
記載される補償の方法なしでは、振動板の共振および他
の音響回路の効果はANRシステムの有効性を厳しく制限
する。
クロホンの間の距離では、不安定性の無視される理由は
音響回路伝送遅延によって生じる位相シフトである。例
えば第３図に関連してさらに念入りに記載されるよう
に、典型的なスピーカの音響回路は、振動板の質量と、
振動板および空気支持体によるコンプライアンスと、損
失および音響放射による抵抗成分とから構成される。上
述の音響回路の構成要素の組み合わされた効果は、180
゜の音響位相シフトを生じ、しばしば伝達に非常に重要
な周波数の範囲の中心にある振動板の共振である。後に
記載される補償の方法なしでは、振動板の共振および他
の音響回路の効果はANRシステムの有効性を厳しく制限
する。
電子イヤホーンに最も近い従来の技術は、例えばDore
y,A.P.、Pelc,S.F.およびWatson,P.R.による刊行物“An
active noise reduction system for use with ear de
fenders."8th International Aerospace Symposium,Cra
nfield,1975年３月、そしてより最近では米国特許第4,4
55,675号（Bose ＆ Cater）、第4,494,074号（Bose）お
よび第4,644,581号（Sapiejewski）明細書に記載される
ようなヘッドセット或いはヘッドホン内のANRの使用で
ある。
y,A.P.、Pelc,S.F.およびWatson,P.R.による刊行物“An
active noise reduction system for use with ear de
fenders."8th International Aerospace Symposium,Cra
nfield,1975年３月、そしてより最近では米国特許第4,4
55,675号（Bose ＆ Cater）、第4,494,074号（Bose）お
よび第4,644,581号（Sapiejewski）明細書に記載される
ようなヘッドセット或いはヘッドホン内のANRの使用で
ある。
上述の文献で示されるような従来のANRの技術は、縦
続ループ補償、換言すれば他のループ構成要素と直列に
接続されている第１図のブロック14によって示されるよ
うな補償回路のみを使用する。本発明は、スピーカブリ
ッジ回路および雑音分路制御回路網の形状である電気−
音響フィードバックループの安定化の改善を教示するの
で、大きなループ利得が広い周波数範囲にわたって使用
されることができ、安定性の満足のいくマージンを維持
する一方で同時に高い雑音減少を提供する。
続ループ補償、換言すれば他のループ構成要素と直列に
接続されている第１図のブロック14によって示されるよ
うな補償回路のみを使用する。本発明は、スピーカブリ
ッジ回路および雑音分路制御回路網の形状である電気−
音響フィードバックループの安定化の改善を教示するの
で、大きなループ利得が広い周波数範囲にわたって使用
されることができ、安定性の満足のいくマージンを維持
する一方で同時に高い雑音減少を提供する。
ブリッジ回路に基く従来のスピーカ補償は、米国特許
第3,647,969号明細書（Korn）によって表される。従来
の技術のブリッジの重大な欠点は、平衡を維持する手段
が提供されないことである。
第3,647,969号明細書（Korn）によって表される。従来
の技術のブリッジの重大な欠点は、平衡を維持する手段
が提供されないことである。
負荷と並列のインダクタンスを使用する従来の技術の
フィードフォワード増幅器補償は、増幅器の高周波数性
能の改善に基く（例えば、A.F.Arbel,Analog Signal Pr
ocessing and Instrtumentation,Cambridge University
Press,pp.41−43 1980年）。従来の技術のフィードフ
ォワード修正は、R.K.JurgenによるIEEE Spectrum.pp.1
33−138,1980年、で再考された。残念ながら、アクティ
ブノイス消去として適用される“フィードフォワード”
という用語は、全体的に異なった意味を有する。混乱を
避けるため、“雑音分路制御”という用語が使用される
であろう。
フィードフォワード増幅器補償は、増幅器の高周波数性
能の改善に基く（例えば、A.F.Arbel,Analog Signal Pr
ocessing and Instrtumentation,Cambridge University
Press,pp.41−43 1980年）。従来の技術のフィードフ
ォワード修正は、R.K.JurgenによるIEEE Spectrum.pp.1
33−138,1980年、で再考された。残念ながら、アクティ
ブノイス消去として適用される“フィードフォワード”
という用語は、全体的に異なった意味を有する。混乱を
避けるため、“雑音分路制御”という用語が使用される
であろう。
発明の説明 本発明は一般にアクティブ雑音減少（ANR）のための
改善された方法および装置に、および特に伝達能力を備
えた耳でのANRシステムに関する。本発明は能動的およ
び受動的ノイス減少と、双方向トランスデューサ駆動
と、雑音分路制御修正回路網とを組合わせた新しい電子
イヤホーンを提供する。
改善された方法および装置に、および特に伝達能力を備
えた耳でのANRシステムに関する。本発明は能動的およ
び受動的ノイス減少と、双方向トランスデューサ駆動
と、雑音分路制御修正回路網とを組合わせた新しい電子
イヤホーンを提供する。
電子イヤホーンはよりコンパクトで軽量で低制限性で
あり、最も近い公知の従来技術を示すヘッドホンに基い
たANRシステムよりも動作する際に必要な電力が少なく
てすむ。
あり、最も近い公知の従来技術を示すヘッドホンに基い
たANRシステムよりも動作する際に必要な電力が少なく
てすむ。
双方向トランスデューサ駆動および、または雑音分路
制御修正回路網に基く電気−音響ANRフィードバックル
ープの新しい補償は、局部的な音カウンタ波を発生する
一方満足のいく安定性のマージンを維持する。このカウ
ンタ波は、受動プラグバリヤを通る周囲雑音のアクティ
ブ減少のための音響手段である。
制御修正回路網に基く電気−音響ANRフィードバックル
ープの新しい補償は、局部的な音カウンタ波を発生する
一方満足のいく安定性のマージンを維持する。このカウ
ンタ波は、受動プラグバリヤを通る周囲雑音のアクティ
ブ減少のための音響手段である。
本発明の目的の１つは、小型化されて、外耳窩（耳導
管の開口部に外的に通ずる空洞）および／または外耳道
の音響密閉を維持する電子イヤホーンを形成する、耳で
のANRシステムである。
管の開口部に外的に通ずる空洞）および／または外耳道
の音響密閉を維持する電子イヤホーンを形成する、耳で
のANRシステムである。
大きな受動的雑音の減衰は、電子イヤホーンのハウジ
ングと外耳道の穴の近くの解剖学的支持体との間に弾力
のあるイヤホーンアダプタの形状の密着音響バリヤを設
けることによって達成される。この受動的バリヤを通り
および鼓膜に隣接する閉塞された耳導管の空間に到達す
る雑音は、さらにアクティブ手段によって減少される。
何故ならこの閉塞された空間は小さくて十分に隔離され
ているので、ANRを備えたヘッドホンよりも非常に大き
な雑音減少が電子イヤホーンシステムにおいて得ること
ができるからである。また、電子イヤホーンを操作する
のに必要とされる電力も非常に少なくてすむ。
ングと外耳道の穴の近くの解剖学的支持体との間に弾力
のあるイヤホーンアダプタの形状の密着音響バリヤを設
けることによって達成される。この受動的バリヤを通り
および鼓膜に隣接する閉塞された耳導管の空間に到達す
る雑音は、さらにアクティブ手段によって減少される。
何故ならこの閉塞された空間は小さくて十分に隔離され
ているので、ANRを備えたヘッドホンよりも非常に大き
な雑音減少が電子イヤホーンシステムにおいて得ること
ができるからである。また、電子イヤホーンを操作する
のに必要とされる電力も非常に少なくてすむ。
電子イヤホーンの小さなサイズと最小の突出部は便利
である。いくつかの応用では、すなわち密着するヘルメ
ット或いはガスマスクを使用しているときは、ヘッドホ
ンは使用されることができないので電子イヤホーンが絶
対必要である。電子イヤホーンはまた、側部の衝撃の場
合にヘッドホンよりも安全である。
である。いくつかの応用では、すなわち密着するヘルメ
ット或いはガスマスクを使用しているときは、ヘッドホ
ンは使用されることができないので電子イヤホーンが絶
対必要である。電子イヤホーンはまた、側部の衝撃の場
合にヘッドホンよりも安全である。
本発明の別の特徴は、双方向トランスデューサの振動
板の機械的な動きを同時に且つ直接的に感知し、且つ修
正するための双方向トランスデューサブリッジ回路の使
用である。振動板の動きの直接的な感知に基く補償は、
振動板の共振の悪影響を排除するのに非常に効果的であ
る。このブリッジは、温度およびブリッジを不平衡にす
るであろう他の変数の変化に拘らずブリッジの平衡を維
持するための適応できる平衡手段を具備する。
板の機械的な動きを同時に且つ直接的に感知し、且つ修
正するための双方向トランスデューサブリッジ回路の使
用である。振動板の動きの直接的な感知に基く補償は、
振動板の共振の悪影響を排除するのに非常に効果的であ
る。このブリッジは、温度およびブリッジを不平衡にす
るであろう他の変数の変化に拘らずブリッジの平衡を維
持するための適応できる平衡手段を具備する。
本発明の別の特徴は、ANRシステムの安定性および雑
音減少性をも著しく改善する雑音分路制御回路にある。
音減少性をも著しく改善する雑音分路制御回路にある。
双方向トランスデューサブリッジ回路は、音響放射の
位相および振幅とトランスデューサの振動板の反射とを
制御する能力を提供する。双方向トランスデューサブリ
ッジ回路のこの特徴の有効性は、電子イヤホーンの応用
を拡張する。本発明の雑音分路制御補償はまた、フィー
ドバックシステムでより広い応用を有する。
位相および振幅とトランスデューサの振動板の反射とを
制御する能力を提供する。双方向トランスデューサブリ
ッジ回路のこの特徴の有効性は、電子イヤホーンの応用
を拡張する。本発明の雑音分路制御補償はまた、フィー
ドバックシステムでより広い応用を有する。
図面の簡単な説明 第１図はアクティブ雑音減少（ANR）システム（従来
の技術）内の電子−音響的なネガチブフィードバックル
ープのブロック図である。
の技術）内の電子−音響的なネガチブフィードバックル
ープのブロック図である。
第２図は耳導管内の付加的な密閉を備えた外耳窩内に
収容されたイヤホーンアダプタを有する電子イヤホーン
の断面図である。
収容されたイヤホーンアダプタを有する電子イヤホーン
の断面図である。
第３図は電子イヤホーン（圧力駆動）の電気−音響回
路図である。
路図である。
第４図は双方向トランスデューサブリッジ補償回路の
回路図である。
回路図である。
第５図は双方向トランスデューサによって駆動される
電子イヤホーンの電気−音響回路図である。
電子イヤホーンの電気−音響回路図である。
第６図は電子イヤホーンで使用されるアクティブ雑音
減少システムのブロック図である。
減少システムのブロック図である。
第７図は雑音分路制御回路網の影響を含む第６図のア
クティブ雑音減少システムの開放ループ利得の位相構成
要素である。
クティブ雑音減少システムの開放ループ利得の位相構成
要素である。
第８図は雑音分路制御回路網の影響を含む第６図のア
クティブ雑音減少システムの雑音減衰を示す。
クティブ雑音減少システムの雑音減衰を示す。
本発明を実行するための方法 第１図は典型的な従来の技術のANRのネガチブフィー
ドバックループのブロック図を示す。第１図は、従来の
技術の論議の際に背景部分として先に述べられた。
ドバックループのブロック図を示す。第１図は、従来の
技術の論議の際に背景部分として先に述べられた。
電気−音響的なネガチブフィードバックループは、第
１のフィードバック信号Ebを減ずる信号結合器12を具備
し、その信号Ebは信号結合器12の底部に示された負の符
号で入力され、信号結合器12の左に示され正の符号で入
力される基準入力信号Erから減算される。付勢信号と呼
ばれる差信号Eaは増幅器13に印加され、縦続補償回路14
によって処理され、そしてスピーカ15を駆動する駆動装
置20に印加される。
１のフィードバック信号Ebを減ずる信号結合器12を具備
し、その信号Ebは信号結合器12の底部に示された負の符
号で入力され、信号結合器12の左に示され正の符号で入
力される基準入力信号Erから減算される。付勢信号と呼
ばれる差信号Eaは増幅器13に印加され、縦続補償回路14
によって処理され、そしてスピーカ15を駆動する駆動装
置20に印加される。
集音マイク18は、スピーカ15によって放射される信号
および局部的音響雑音に対する集音点として作用する。
音響伝達関数T16は、スピーカ15と集音マイク18との間
の音響送信パルス16を表す。雑音伝達関数T17は、集音
マイク18での局部雑音のレベルまでの周囲雑音Pnに対す
る受動減衰パス17を表す。集音マイク18での局部雑音の
レベルはANRのないPnoおよびANRのあるPnである。前置
増幅器19によって増幅される集音マイクロホン出力信号
はフィードバック信号Ebを生成し、それによってループ
を閉じる。
および局部的音響雑音に対する集音点として作用する。
音響伝達関数T16は、スピーカ15と集音マイク18との間
の音響送信パルス16を表す。雑音伝達関数T17は、集音
マイク18での局部雑音のレベルまでの周囲雑音Pnに対す
る受動減衰パス17を表す。集音マイク18での局部雑音の
レベルはANRのないPnoおよびANRのあるPnである。前置
増幅器19によって増幅される集音マイクロホン出力信号
はフィードバック信号Ebを生成し、それによってループ
を閉じる。
増幅器13の出力とスピーカ15の出力との間の伝達関数
は電気−音響パスを記載する。スピーカ15、周囲雑音源
Pnの間の、そしてマイクロホン18で終端する点線は音響
回路網を形成する。集音マイクロホン18および前置増幅
器19は音響−電気パスを形成する。増幅器13の出力と前
置増幅器19の出力との間の伝達関数は、電気−音響伝達
関数Taとして形成される。開放ループ伝達関数はEb/Er
の比として形成され、Ebは信号結合器12から分離され
る。
は電気−音響パスを記載する。スピーカ15、周囲雑音源
Pnの間の、そしてマイクロホン18で終端する点線は音響
回路網を形成する。集音マイクロホン18および前置増幅
器19は音響−電気パスを形成する。増幅器13の出力と前
置増幅器19の出力との間の伝達関数は、電気−音響伝達
関数Taとして形成される。開放ループ伝達関数はEb/Er
の比として形成され、Ebは信号結合器12から分離され
る。
伝達チャンネルによって供給された電気信号Einは、
ファイルタ11によってプレエンファシスされてANRルー
プによって生じたスペクトルの歪みを補償する。
ファイルタ11によってプレエンファシスされてANRルー
プによって生じたスペクトルの歪みを補償する。
第２図は耳導管の開口部に近接して収容されている電
子イヤホーンの断面図を示す。電子イヤホーンは能動的
および受動的雑音減少と任意の伝達能力とを組み合わせ
る。電子イヤホーンは、直接的な雑音貫通に対して耳導
管をほぼ閉じることによって受動的減衰を行う。受動的
減衰を受けて鼓膜の付近の閉塞された耳導管に到達した
残りの雑音は、電子アクティブ雑音減少システムを使用
してさらに減少される。
子イヤホーンの断面図を示す。電子イヤホーンは能動的
および受動的雑音減少と任意の伝達能力とを組み合わせ
る。電子イヤホーンは、直接的な雑音貫通に対して耳導
管をほぼ閉じることによって受動的減衰を行う。受動的
減衰を受けて鼓膜の付近の閉塞された耳導管に到達した
残りの雑音は、電子アクティブ雑音減少システムを使用
してさらに減少される。
電子イヤホーンの構成要素はハウジング34上に取り付
けられる。動電型トランスデューサ21は、振動板23に機
械的に結合されたコイル22が付勢されるときに局部的音
響信号源を提供するスピーカとして作用する。典型的な
動電型トランスデューサでは、コイル22は永久磁石によ
りエアギャップ内に生成される磁界内で動く。振動板23
の内側上の音は、リベット25の孔内の音響抵抗24を介し
ておよびフェルトワッシャー27によって裏打ちされた周
囲孔26を通して基準室28に結合される。
けられる。動電型トランスデューサ21は、振動板23に機
械的に結合されたコイル22が付勢されるときに局部的音
響信号源を提供するスピーカとして作用する。典型的な
動電型トランスデューサでは、コイル22は永久磁石によ
りエアギャップ内に生成される磁界内で動く。振動板23
の内側上の音は、リベット25の孔内の音響抵抗24を介し
ておよびフェルトワッシャー27によって裏打ちされた周
囲孔26を通して基準室28に結合される。
トランスデューサ21は後に第４図に関連して記載され
る回路を使用して、振動板23を駆動するのみならず同時
に振動板23の速度もまた感知する。動電型トランスデュ
ーサの非可逆的動作、すなわち振動板アクチュエータ
（スピーカ）および振動板速度センサ（マイクロホン）
としての動作はよく知られている。実際、類似した二重
の性能は、他のタイプの非可逆的或いは可逆的音響トラ
ンスデューサから得ることができる。通常の音響的応用
では、可逆的或いは非可逆的音響トランスデューサはス
ピーカとしてか或いはマイクロホンとしてかの特定の応
用で使用される。ここでトランスデューサ21が同時に２
つの役割で、すなわちスピーカとしておよびマイクロホ
ンとして使用されるとき、それは双方向トランスデュー
サと呼ばれる。
る回路を使用して、振動板23を駆動するのみならず同時
に振動板23の速度もまた感知する。動電型トランスデュ
ーサの非可逆的動作、すなわち振動板アクチュエータ
（スピーカ）および振動板速度センサ（マイクロホン）
としての動作はよく知られている。実際、類似した二重
の性能は、他のタイプの非可逆的或いは可逆的音響トラ
ンスデューサから得ることができる。通常の音響的応用
では、可逆的或いは非可逆的音響トランスデューサはス
ピーカとしてか或いはマイクロホンとしてかの特定の応
用で使用される。ここでトランスデューサ21が同時に２
つの役割で、すなわちスピーカとしておよびマイクロホ
ンとして使用されるとき、それは双方向トランスデュー
サと呼ばれる。
双方向トランスデューサ21は音響基準室28と前室29と
の間に配置される。前室29は、集音マイクロホン31とハ
ウジング34のノーズ40との間の同軸音通路30に接続され
る。集音マイクロホン31は圧力タイプのエレクトレット
マイクロホンである。このようなマイクロホンの設計は
良く知られているので、内部の詳細は省略される。
の間に配置される。前室29は、集音マイクロホン31とハ
ウジング34のノーズ40との間の同軸音通路30に接続され
る。集音マイクロホン31は圧力タイプのエレクトレット
マイクロホンである。このようなマイクロホンの設計は
良く知られているので、内部の詳細は省略される。
シリコンゴムエラストマから作成されるイヤホーンア
ダプタ35はハウジング34の周囲にスカートを形成し、圧
縮された発泡プラスチックワッシャー39を被覆し、そし
キノコ型フランジ38を中へ延在させる。フランジ38内の
軸上開口部33は同軸音響経路30およびマイクロホン31内
のオリフィス32を耳導管36に接続する。
ダプタ35はハウジング34の周囲にスカートを形成し、圧
縮された発泡プラスチックワッシャー39を被覆し、そし
キノコ型フランジ38を中へ延在させる。フランジ38内の
軸上開口部33は同軸音響経路30およびマイクロホン31内
のオリフィス32を耳導管36に接続する。
発泡プラスチックワッシャー39は、ハウジング34の円
錐型部分とイヤホーンアダプタ35の柔軟なシリコンゴム
皮との間に配置される。イヤホーンアダプタのパッドさ
れた領域は外耳窩41に接触する。発泡ゴムパッドは快適
且つ良質な装着を確実にする。シリコンゴムは発泡体の
みによって得ることができない低い音響周波数での良質
の音響密閉を提供する。フランジ38は別の音響密閉を耳
導管36の壁42に提供する。結果として、イヤホーンアダ
プタは二重音響密閉を（外耳窩41および耳導管36の壁42
に対して）提供するので、集音マイクロホンのオリフィ
ス32と耳導管36の間の音響的結合を過度に制限すること
なく鼓膜37を外側の雑音の遮られない侵入から隔離す
る。解剖学的配置のサイズで装着するために、イヤリン
グアダプタは複数のサイズにすることが可能である。
錐型部分とイヤホーンアダプタ35の柔軟なシリコンゴム
皮との間に配置される。イヤホーンアダプタのパッドさ
れた領域は外耳窩41に接触する。発泡ゴムパッドは快適
且つ良質な装着を確実にする。シリコンゴムは発泡体の
みによって得ることができない低い音響周波数での良質
の音響密閉を提供する。フランジ38は別の音響密閉を耳
導管36の壁42に提供する。結果として、イヤホーンアダ
プタは二重音響密閉を（外耳窩41および耳導管36の壁42
に対して）提供するので、集音マイクロホンのオリフィ
ス32と耳導管36の間の音響的結合を過度に制限すること
なく鼓膜37を外側の雑音の遮られない侵入から隔離す
る。解剖学的配置のサイズで装着するために、イヤリン
グアダプタは複数のサイズにすることが可能である。
各種のその他のイヤホーンアダプタが電子イヤホーン
で使用されることができる。例えば、一般に航空機の娯
楽セットで使用されるキノコ型イヤチップアダプタは耳
導管の外部により大きな密閉を提供する。他方では、各
種の中空で、単一のおよび多重のフランジのあるイヤホ
ーンは耳導管の内側に配置された密閉を提供することが
できる。
で使用されることができる。例えば、一般に航空機の娯
楽セットで使用されるキノコ型イヤチップアダプタは耳
導管の外部により大きな密閉を提供する。他方では、各
種の中空で、単一のおよび多重のフランジのあるイヤホ
ーンは耳導管の内側に配置された密閉を提供することが
できる。
双方向トランスデューサ21および集音マイクロホン31
はケーブル43によって第５図に記載された電子回路に電
気的に接続される。電子イヤホーンは外耳窩内に位置す
ることによって自己支持されることができる。最適に
は、図示されていないブラケットがハウジング34をヘッ
ドバンド或いはあご先バンドに接続し、そしてイヤホー
ンアダプタ35上に横の圧力を提供する。
はケーブル43によって第５図に記載された電子回路に電
気的に接続される。電子イヤホーンは外耳窩内に位置す
ることによって自己支持されることができる。最適に
は、図示されていないブラケットがハウジング34をヘッ
ドバンド或いはあご先バンドに接続し、そしてイヤホー
ンアダプタ35上に横の圧力を提供する。
閉塞された耳導管36に通る雑音はイヤホーンアダプタ
35のフランジ38内の開口部33を通っておよび集音マイク
ロホンのオリフィス32を通って移動し、集音マイクロホ
ン31によって感知される。対応する集音マイクロホン出
力信号はANR処理を開始する。
35のフランジ38内の開口部33を通っておよび集音マイク
ロホンのオリフィス32を通って移動し、集音マイクロホ
ン31によって感知される。対応する集音マイクロホン出
力信号はANR処理を開始する。
第２図の電子イヤホーンは、第３図の等価音響回路図
に関して記載される。電気的、機械的および音響的回路
の間の動的類似性は技術においてよく知られている（例
えば、Leo.L.Beranek,Acoustics,Chapter3.American In
stitute of Physics）。それ故にインピーダンスの類比
においては、力Ｆ或いは圧力Ｐが電圧Ｅに対応し、速度
ｖ或いは質量の流れＵは電流ｉに対応し、コンプライア
ンスＣはキャパシタンスＣに対応し、質量Ｍがインダク
タンスＬに対応する。
に関して記載される。電気的、機械的および音響的回路
の間の動的類似性は技術においてよく知られている（例
えば、Leo.L.Beranek,Acoustics,Chapter3.American In
stitute of Physics）。それ故にインピーダンスの類比
においては、力Ｆ或いは圧力Ｐが電圧Ｅに対応し、速度
ｖ或いは質量の流れＵは電流ｉに対応し、コンプライア
ンスＣはキャパシタンスＣに対応し、質量Ｍがインダク
タンスＬに対応する。
第３図では、トランスデューサ21のコイル22内の電流
によって発生された力Ｆは以下の通りである： Ｆ＝Bli （１） ここでＢは磁束密度であり、１はコイル22のワイヤの長
さである。
によって発生された力Ｆは以下の通りである： Ｆ＝Bli （１） ここでＢは磁束密度であり、１はコイル22のワイヤの長
さである。
力Ｆは振動板23に使用し、結果として音圧P1は振動板
23の前後の間で、P1＝F/Sである。ここでＳは振動板の
面積である。振動板の速度ｖは力Ｆに比例し、第３図の
回路要素に依存する機械的入力インピーダンスZaに反比
例している。
23の前後の間で、P1＝F/Sである。ここでＳは振動板の
面積である。振動板の速度ｖは力Ｆに比例し、第３図の
回路要素に依存する機械的入力インピーダンスZaに反比
例している。
キャパシタンスC1は振動板23の後方にある基準室28の
コンプライアンスに依存する。インタクタンスL2、キャ
パシタンスC2および抵抗R2は、振動板23の質量、コンプ
ライアンスおよび抵抗に対応する。キャパシタンスC3は
トランスデューサ21の前方の前室29のコンプライアンス
に対応する。室29内の音圧信号はP2である。インダクタ
ンスL3および抵抗R3は同軸音経路30の音響インピーダン
スに対応する。キャパシタンスC4は集音マイクロホン31
のオリフィス32の前の空気の容積に対応し、そして圧力
Pmは集音マイク31によって感知された音圧を表す。イン
ダクタンスL5および抵抗R5は開口部33のインピーダンス
に対応する。最終的にC5は鼓膜37に隣接する閉塞された
耳導管36内の空気容積のコンプライアンスに対応する。
圧力Peは鼓膜上で使用する音圧を表す。
コンプライアンスに依存する。インタクタンスL2、キャ
パシタンスC2および抵抗R2は、振動板23の質量、コンプ
ライアンスおよび抵抗に対応する。キャパシタンスC3は
トランスデューサ21の前方の前室29のコンプライアンス
に対応する。室29内の音圧信号はP2である。インダクタ
ンスL3および抵抗R3は同軸音経路30の音響インピーダン
スに対応する。キャパシタンスC4は集音マイクロホン31
のオリフィス32の前の空気の容積に対応し、そして圧力
Pmは集音マイク31によって感知された音圧を表す。イン
ダクタンスL5および抵抗R5は開口部33のインピーダンス
に対応する。最終的にC5は鼓膜37に隣接する閉塞された
耳導管36内の空気容積のコンプライアンスに対応する。
圧力Peは鼓膜上で使用する音圧を表す。
音響回路伝送による電気−音響伝達関数Taの位相シフ
トは、電子イヤホーンで使用されるANRの設計において
非常に重要である。第１図に記載された電気−音響ANR
システムの安定性は、周波数で|Ta|＜１を必要とし、こ
こではTaは180゜の位相シフトを示す（例えば、Feedbac
k and controll systems,J.J.DiStefano III et al,McG
raw−Hill,1967年）。
トは、電子イヤホーンで使用されるANRの設計において
非常に重要である。第１図に記載された電気−音響ANR
システムの安定性は、周波数で|Ta|＜１を必要とし、こ
こではTaは180゜の位相シフトを示す（例えば、Feedbac
k and controll systems,J.J.DiStefano III et al,McG
raw−Hill,1967年）。
典型的に、180゜の位相シフトは1KHz乃至2.5KHzの範
囲で発生し、ここでTaの振幅はそのピークに最も近い。
安定性の要求に基いて、これらの状態は集音マイクロホ
ン出力とトランスデューサ駆動装置入力との間のループ
が閉じられるとき雑音減衰に対する小さい利得マージン
を可能にする。
囲で発生し、ここでTaの振幅はそのピークに最も近い。
安定性の要求に基いて、これらの状態は集音マイクロホ
ン出力とトランスデューサ駆動装置入力との間のループ
が閉じられるとき雑音減衰に対する小さい利得マージン
を可能にする。
音響伝達関数Taのレスポンスを改善するために、第４
図の概略図に示された双方向トランスデューサブリッジ
補償回路が使用される。第４図では、駆動装置増幅器U1
がＤとＤ′との間の点で駆動し、ブリッジは次の４つの
アームから構成される： （１）R11 （２）光導電性抵抗R12に並列なMT1 （３）光導電性抵抗R14に並列なR13 （４）抵抗R15に並列なMT2 トランスデューサMT2、集音マイクロホンMKおよびケー
ブルＷはそれぞれ、第２図の双方向トランスデューサ2
1、集音マイクロホン31およびケーブル43に等価であ
る。
図の概略図に示された双方向トランスデューサブリッジ
補償回路が使用される。第４図では、駆動装置増幅器U1
がＤとＤ′との間の点で駆動し、ブリッジは次の４つの
アームから構成される： （１）R11 （２）光導電性抵抗R12に並列なMT1 （３）光導電性抵抗R14に並列なR13 （４）抵抗R15に並列なMT2 トランスデューサMT2、集音マイクロホンMKおよびケー
ブルＷはそれぞれ、第２図の双方向トランスデューサ2
1、集音マイクロホン31およびケーブル43に等価であ
る。
トランスデューサMT1およびトランスデューサMT2は、
MT2が電子イヤホーン内の音響回路を駆動するのに使用
されるのに対して、MT1の振動板はブロックされそれ故
に変化しないことを除いてはほぼ同一である。許容誤差
内のトランスデューサMT1およびMT2はそれ故に、ブロッ
クされたトランスデューサMT1が動きにより誘起された
電圧を発生しないてを除けば電気的に等価である。
MT2が電子イヤホーン内の音響回路を駆動するのに使用
されるのに対して、MT1の振動板はブロックされそれ故
に変化しないことを除いてはほぼ同一である。許容誤差
内のトランスデューサMT1およびMT2はそれ故に、ブロッ
クされたトランスデューサMT1が動きにより誘起された
電圧を発生しないてを除けば電気的に等価である。
バイアス供給BTはブリッジを横断するdcバイアスを生
成する。バイアス供給は可調周波数に対してアースする
ために短絡を提供する。可変抵抗R12およびR14は、２つ
の光カプラユニット内の発光ダイオードCR2およびCR3に
それぞれ光結合された光導電体である。発光ダイオード
を通る電流が高くなるほど、可変抵抗を減少させるよう
に発光ダイオードの放射がより明るくなる。
成する。バイアス供給は可調周波数に対してアースする
ために短絡を提供する。可変抵抗R12およびR14は、２つ
の光カプラユニット内の発光ダイオードCR2およびCR3に
それぞれ光結合された光導電体である。発光ダイオード
を通る電流が高くなるほど、可変抵抗を減少させるよう
に発光ダイオードの放射がより明るくなる。
可変性抵抗R12およびR14は、温度変化、素子の許容誤
差、および寿命に拘らず、適応できるブリッジ平衡を提
供するのに使用される。適応できるブリッジ平衡の動作
を説明するために、MT2のコイル巻回に関連する抵抗は
平衡を越えて瞬間的に増加することが仮定されるであろ
う。このような増加は、電子イヤホーンが最初に耳に装
着されるときの温度の増加によって生じる。このような
不平衡の結果として、ブリッジアームR14乃至MT2の抵抗
は、Ａと比較されるＡ′でのバイアス電圧の下降を生じ
るアームR13乃至R14の抵抗よりも高くなる。Ｄにおいて
はAC信号とゼロ直流信号のみが存在することに注意すべ
きである。
差、および寿命に拘らず、適応できるブリッジ平衡を提
供するのに使用される。適応できるブリッジ平衡の動作
を説明するために、MT2のコイル巻回に関連する抵抗は
平衡を越えて瞬間的に増加することが仮定されるであろ
う。このような増加は、電子イヤホーンが最初に耳に装
着されるときの温度の増加によって生じる。このような
不平衡の結果として、ブリッジアームR14乃至MT2の抵抗
は、Ａと比較されるＡ′でのバイアス電圧の下降を生じ
るアームR13乃至R14の抵抗よりも高くなる。Ｄにおいて
はAC信号とゼロ直流信号のみが存在することに注意すべ
きである。
AA′の電位差はブリッジ感知増幅器U2によって増幅さ
れる。結果として生じるU2の負の出力信号は、ローパス
フィルタR17およびC12によって音響信号成分から分離さ
れ、そして反転LED駆動装置U3に印加される。その結果
生じるU3駆動装置の出力はより正であるので、LEDのCR2
およびCR3を通る電流は低められる。正味の結果、光導
電性抵抗R12およびR14はブリッジの平衡が復帰するまで
増加する。
れる。結果として生じるU2の負の出力信号は、ローパス
フィルタR17およびC12によって音響信号成分から分離さ
れ、そして反転LED駆動装置U3に印加される。その結果
生じるU3駆動装置の出力はより正であるので、LEDのCR2
およびCR3を通る電流は低められる。正味の結果、光導
電性抵抗R12およびR14はブリッジの平衡が復帰するまで
増加する。
実際、小さい一定のブリッジの不平衡は常に維持され
て、U1およびU2を介する共通モードのacループフィード
バックは負で安定している。この不平衡は、以下に続く
acブリッジ解析で無視されることができるほど十分に小
さく保たれる。
て、U1およびU2を介する共通モードのacループフィード
バックは負で安定している。この不平衡は、以下に続く
acブリッジ解析で無視されることができるほど十分に小
さく保たれる。
もし音響信号Enが駆動装置U1の非反転入力に印加され
れば、増幅された音信号は点ＤでU1の出力に現れる。
れば、増幅された音信号は点ＤでU1の出力に現れる。
もしブリッジの４つのアームが正確に平衡されるなら
ば、Ｄでの駆動装置の電圧はブリッジ出力端子AA′で消
去される。しかし、双方向トランスデューサMT2の振動
板速度によって誘発された電圧は、トランスデューサMT
1のコイルがブロックされるので平衡されない。それ故
に平衡された状態下では、ブリッジ感知増幅器U2の出力
E2はMT2の振動板速度Ｖに比例する： E2＝G2Blv （２） ここでG2はU2の利得であり、Ｂおよびｌは等式１と同様
に規定される。
ば、Ｄでの駆動装置の電圧はブリッジ出力端子AA′で消
去される。しかし、双方向トランスデューサMT2の振動
板速度によって誘発された電圧は、トランスデューサMT
1のコイルがブロックされるので平衡されない。それ故
に平衡された状態下では、ブリッジ感知増幅器U2の出力
E2はMT2の振動板速度Ｖに比例する： E2＝G2Blv （２） ここでG2はU2の利得であり、Ｂおよびｌは等式１と同様
に規定される。
基本的に、ブリッジはブリッジの両ブランチに供給さ
れたＤでの駆動電圧の影響を平衡させ、ブリッジ上の点
ＡおよびＡ′に接続されたブリッジ感知増幅器U2によっ
て収集される振動板の速度で誘起された信号のみを保持
する。
れたＤでの駆動電圧の影響を平衡させ、ブリッジ上の点
ＡおよびＡ′に接続されたブリッジ感知増幅器U2によっ
て収集される振動板の速度で誘起された信号のみを保持
する。
U2の出力でのE2の音響成分（20Hzからおよびその上）
はそのとき、バイパスフィルタR16乃至C11を通して、利
得G1を有する駆動増幅器U1の反転入力へ伝送される。ブ
リッジ駆動点Ｄでの増幅器U1の出力Edはそれ故に： Ed＝（En−G2Biv）G1 （３） トランスデューサMT2を通る電流はEd/Zeであり、ここ
でZeはブリッジの第３および第４のアームの直列インピ
ーダンスである。結果として、式１からMT2のコイルに
よって発生された力はEdBl/Zeである。力および速度は
機械的インピーダンスZmによって関連された限定による
ものなので、振動板の速度は以下のようになる： ｕ＝（EdBl）/ZmZe （４） 式３と４の間の駆動装置出力電圧Edを消去すること
は、振動板速度に対する次の式を提供する： ｖ＝（EnG1Bl）／［G1G2（Bl）２＋ZmZe］ 式５の適切な範囲は次のとおりである。 （５） G1G2＞ZmZm/（Bl）２ （６） 双方向トランスデューサ振動板の速度は音響インピー
ダンスZaと無関係であり、以下の通りである。
はそのとき、バイパスフィルタR16乃至C11を通して、利
得G1を有する駆動増幅器U1の反転入力へ伝送される。ブ
リッジ駆動点Ｄでの増幅器U1の出力Edはそれ故に： Ed＝（En−G2Biv）G1 （３） トランスデューサMT2を通る電流はEd/Zeであり、ここ
でZeはブリッジの第３および第４のアームの直列インピ
ーダンスである。結果として、式１からMT2のコイルに
よって発生された力はEdBl/Zeである。力および速度は
機械的インピーダンスZmによって関連された限定による
ものなので、振動板の速度は以下のようになる： ｕ＝（EdBl）/ZmZe （４） 式３と４の間の駆動装置出力電圧Edを消去すること
は、振動板速度に対する次の式を提供する： ｖ＝（EnG1Bl）／［G1G2（Bl）２＋ZmZe］ 式５の適切な範囲は次のとおりである。 （５） G1G2＞ZmZm/（Bl）２ （６） 双方向トランスデューサ振動板の速度は音響インピー
ダンスZaと無関係であり、以下の通りである。
ｖ＝EdBl/ZmZe （７） 式７は、第４図の回路が入力信号Enに比例する振動板
速度ｖを生成することを示す。これは基本的に、振動板
23がもはや音圧発生器ではなく、一定速度発生器のよう
に動作することを意味する。第３図の音響回路内のＦに
対する一定速度発生器の置換の効果は第５図に示されて
いる。双方向トランスデューサ21の前のコンプライアン
スC3によって示された室29内の圧力P2は今、第３図のC
1,L2,C2およびR2から独立している。これは、伝達関数T
a上の振動板共振の影響を排除する。
速度ｖを生成することを示す。これは基本的に、振動板
23がもはや音圧発生器ではなく、一定速度発生器のよう
に動作することを意味する。第３図の音響回路内のＦに
対する一定速度発生器の置換の効果は第５図に示されて
いる。双方向トランスデューサ21の前のコンプライアン
スC3によって示された室29内の圧力P2は今、第３図のC
1,L2,C2およびR2から独立している。これは、伝達関数T
a上の振動板共振の影響を排除する。
音響伝達関数Ta上の影響は、180゜の位相シフトに対
応する周波数が2.5KHzの範囲から音の速度によって生じ
る最後の遅延に近い典型的に6KHz乃至8KHzのより高い周
波数に向かって動かされることである。この動きは、ア
クティブ雑音解除の動作能力を著しく改善する。それは
またイヤホン或いは補聴器の応用での再生の忠実度を改
善するのに使用されることができるように、周波数レス
ポンスを広くする。
応する周波数が2.5KHzの範囲から音の速度によって生じ
る最後の遅延に近い典型的に6KHz乃至8KHzのより高い周
波数に向かって動かされることである。この動きは、ア
クティブ雑音解除の動作能力を著しく改善する。それは
またイヤホン或いは補聴器の応用での再生の忠実度を改
善するのに使用されることができるように、周波数レス
ポンスを広くする。
高い周波数およびTaの位相角度が−180゜に達すると
きにTaに関連した不安定性に加えて、dcに近いサブ音域
内の不安定性の問題もある。その範囲内でTaは、MT2ト
ランスデューサのレスポンスと、マイクロホン18のレス
ポンスと、ブリッジのレスポンスとによって３つのゼロ
を示す。これは、＋180゜の位相シフトがサブ音域内に
達するときに不安定性を引き起こすdcでの＋270゜の位
相シフトを導く。低周波数の不安定性の解決方法は後述
される。
きにTaに関連した不安定性に加えて、dcに近いサブ音域
内の不安定性の問題もある。その範囲内でTaは、MT2ト
ランスデューサのレスポンスと、マイクロホン18のレス
ポンスと、ブリッジのレスポンスとによって３つのゼロ
を示す。これは、＋180゜の位相シフトがサブ音域内に
達するときに不安定性を引き起こすdcでの＋270゜の位
相シフトを導く。低周波数の不安定性の解決方法は後述
される。
電子イヤホーンで使用される完全なANRシステムのブ
ロック図が第６図に示されている。伝達関数Taは、第６
図の点67および68の左にあるブロック図要素を無効に
し、点68でのユニット振幅周波数スィープに対する点67
でのレスポンスを計測することによって得られる。
ロック図が第６図に示されている。伝達関数Taは、第６
図の点67および68の左にあるブロック図要素を無効に
し、点68でのユニット振幅周波数スィープに対する点67
でのレスポンスを計測することによって得られる。
現在の技術のシステム形態に共通な第６図の特徴は、
第１図と同じ符号によって示されている。ブロック59の
ように略図で示された第４図の双方向トランスデューサ
ブリッジ補償回路に加えて、別の新しい特徴はブロック
60として示されるような雑音分路制御回路網である。
第１図と同じ符号によって示されている。ブロック59の
ように略図で示された第４図の双方向トランスデューサ
ブリッジ補償回路に加えて、別の新しい特徴はブロック
60として示されるような雑音分路制御回路網である。
雑音分路制御回路網60は一般に、Taに並列に配置され
たＮ個のフィルタブランチから構成される。雑音分路制
御フィルタブランチは一端部で増幅器13の出力に、他方
の端部では信号結合器64,65および66それぞれに接続さ
れる。第６図で示される好ましい実施例では、Ｎ＝３、
すなわち伝達関数T1,T2およびT3それぞれによって特徴
付けられる３つの並列なフィルタ61,62および63が存在
する。
たＮ個のフィルタブランチから構成される。雑音分路制
御フィルタブランチは一端部で増幅器13の出力に、他方
の端部では信号結合器64,65および66それぞれに接続さ
れる。第６図で示される好ましい実施例では、Ｎ＝３、
すなわち伝達関数T1,T2およびT3それぞれによって特徴
付けられる３つの並列なフィルタ61,62および63が存在
する。
第６図の雑音分路制御回路網を備えたシステム内のAN
Rを有する或いは有さないANRを備えた集音マイクロホン
18での雑音の比率として形成されたアクティブ雑音減少
比率は以下の通りである： ここでＡぱ増幅器13の利得である。雑音分路制御保証
（Ｎ＝０）がなければ、最大利得Ａは先に論議したよう
なTaの高いおよび低い安定性状態によって限定される。
Rを有する或いは有さないANRを備えた集音マイクロホン
18での雑音の比率として形成されたアクティブ雑音減少
比率は以下の通りである： ここでＡぱ増幅器13の利得である。雑音分路制御保証
（Ｎ＝０）がなければ、最大利得Ａは先に論議したよう
なTaの高いおよび低い安定性状態によって限定される。
Ｎ＝３の好ましい実施例では、 フィルタ63はANRシステムの高周波数安定化に対して使
用される。フィルタ63の伝達関数T3は、数キロヘルツま
でのより低い音周波数では|T3|＜＜|Ta|である。典型的
に６乃至10KHzの、それより高い周波数範囲では、Taは
−180゜位相転移を通過し、T3は|T3|＞|Ta|になるよう
に増加する。それ故に、約5KHzの上でループの安定性は
もはやTaには依存せず実際T3によって支配される。
用される。フィルタ63の伝達関数T3は、数キロヘルツま
でのより低い音周波数では|T3|＜＜|Ta|である。典型的
に６乃至10KHzの、それより高い周波数範囲では、Taは
−180゜位相転移を通過し、T3は|T3|＞|Ta|になるよう
に増加する。それ故に、約5KHzの上でループの安定性は
もはやTaには依存せず実際T3によって支配される。
このようなT3のレスポンスは、いくつかの方法で、す
なわちハイパスフィルタ、バンドパスフィルタ、ハイパ
スノッチフィルタとして、或いはそれらを組み合わせて
T3を実現することによって得られることができる。好ま
しい実施例は式10によって記載されるバンドパスフィル
タを使用する。
なわちハイパスフィルタ、バンドパスフィルタ、ハイパ
スノッチフィルタとして、或いはそれらを組み合わせて
T3を実現することによって得られることができる。好ま
しい実施例は式10によって記載されるバンドパスフィル
タを使用する。
ここでｓはラプラス変換の複素周波数であり、k3＝2.
5は利得係数であり、ω３＝4.9KHzは中心周波数であ
り、Q3＝1.3はバンドパスフィルタのＱ係数である。
5は利得係数であり、ω３＝4.9KHzは中心周波数であ
り、Q3＝1.3はバンドパスフィルタのＱ係数である。
フィルタ61はANRシステムの低周波数安定化に対して
使用される。フィルタ61の伝達関数はT1である。一般
に、音周波数スペクトルを通して|T1|＜＜|Ta|である。
しかしdcに近くTaの角度が＋180゜に達するサブ音域で
は、T1は|T1|＞|Ta|になるように増加する。好ましい実
施例は式11によって特徴付けられる利得を有するローパ
スフィルタを使用する。
使用される。フィルタ61の伝達関数はT1である。一般
に、音周波数スペクトルを通して|T1|＜＜|Ta|である。
しかしdcに近くTaの角度が＋180゜に達するサブ音域で
は、T1は|T1|＞|Ta|になるように増加する。好ましい実
施例は式11によって特徴付けられる利得を有するローパ
スフィルタを使用する。
T1＝（k1ω1s）／（ｓ＋ω１） （11） ここでk1＝４は利得係数であり、ω１＝1Hzはローパス
フィルタの３デシベルのカットオフ周波数である。
フィルタの３デシベルのカットオフ周波数である。
ブランチ62は特定の消去周波数で雑音をゼロにするた
めに使用される。式９の分子を見るともし以下のような
条件であるならば雑音をゼロに減少することができる。
めに使用される。式９の分子を見るともし以下のような
条件であるならば雑音をゼロに減少することができる。
１＋Ａ（T1＋T2＋T3）＝０ （12） フィルタ62のT2のレスポンスは以下の通りである。
T2＝−（1/A＋T1＋T2） （13） レスポンスT2は典型的にバンドパスフィルタしとて実
行されるので、中心周波数f0ではT1の３デシベルの点よ
りも上であり、T3の３デシベルの点よりも下である。
行されるので、中心周波数f0ではT1の３デシベルの点よ
りも上であり、T3の３デシベルの点よりも下である。
T2が負であることは注目すべきであり、そのことはそ
れ自身が正のフィードバックの不安定性を創設すること
を意味する。しかし、消去周波数foは典型的に、T2＜＜
TaであるANR動作の中間範囲内にある。システムの安定
性はそれ故にTaによって調節される。好ましい実施例で
は、T3は以下によって記載されるバンドパスおよびロー
パスフィルタの直列の組み合わせによって実行される。
れ自身が正のフィードバックの不安定性を創設すること
を意味する。しかし、消去周波数foは典型的に、T2＜＜
TaであるANR動作の中間範囲内にある。システムの安定
性はそれ故にTaによって調節される。好ましい実施例で
は、T3は以下によって記載されるバンドパスおよびロー
パスフィルタの直列の組み合わせによって実行される。
ここでk2＝0.25は利得係数であり、ω21＝3.1KHzはバ
ンドパス要素の中央周波数であり、Q2＝１はバンドパス
要素のＱ係数であり、そしてω22＝3.1KHzはハイパス要
素の３デシベルカットオフ周波数である。増幅器13の利
得Ａは100である。
ンドパス要素の中央周波数であり、Q2＝１はバンドパス
要素のＱ係数であり、そしてω22＝3.1KHzはハイパス要
素の３デシベルカットオフ周波数である。増幅器13の利
得Ａは100である。
式10,11および14で定められた好ましい実施例のフィ
ルタを実行するアナログ回路はよく知られている（例え
ば、Analog Filter Design,M.E.Van Valkenburg,Holt R
inehart ＆ Winston,1982年）。上述のフィルタのスイ
ッチドキャパシタの実行もまた知られている。雑音分路
制御回路網の構成はそれ自身を十分に公知の技術のデジ
タルフィルタにより得られる（例えば、Antoniou,A.A D
igital Filters:Analysis and Design,McGraw−Hill,19
79年）。雑音分路制御回路網60のデジタルフィルタの構
成は、物理的ブランチ61,62および63を有さない。その
場所でデジタルフィルタは、マップがT1,T2およびT3に
レスポンスする複数のアナログからデジタルのマッピン
グ技術の１つによって設計される。アナログフィルタお
よびデジタル信号プロセッサの物理的形状が非常に異な
っているとしても、両フィルタの機能は、高いおよび低
い周波数の安定化および雑音の無効化を実行することで
ある。雑音分路制御回路網を通って供給されるクロック
は本質的にアナログ電気−音響伝達関数Taによってアク
ティブANR領域内で減少される。
ルタを実行するアナログ回路はよく知られている（例え
ば、Analog Filter Design,M.E.Van Valkenburg,Holt R
inehart ＆ Winston,1982年）。上述のフィルタのスイ
ッチドキャパシタの実行もまた知られている。雑音分路
制御回路網の構成はそれ自身を十分に公知の技術のデジ
タルフィルタにより得られる（例えば、Antoniou,A.A D
igital Filters:Analysis and Design,McGraw−Hill,19
79年）。雑音分路制御回路網60のデジタルフィルタの構
成は、物理的ブランチ61,62および63を有さない。その
場所でデジタルフィルタは、マップがT1,T2およびT3に
レスポンスする複数のアナログからデジタルのマッピン
グ技術の１つによって設計される。アナログフィルタお
よびデジタル信号プロセッサの物理的形状が非常に異な
っているとしても、両フィルタの機能は、高いおよび低
い周波数の安定化および雑音の無効化を実行することで
ある。雑音分路制御回路網を通って供給されるクロック
は本質的にアナログ電気−音響伝達関数Taによってアク
ティブANR領域内で減少される。
雑音分路制御フィルタがアナログであるが利得Ｑ或い
はω。のようなパラメータがデジタル的に制御されるハ
イブリットな構成はいくつかの状況で有利である。
はω。のようなパラメータがデジタル的に制御されるハ
イブリットな構成はいくつかの状況で有利である。
多数のブランチのアナログ構成は扱いにくい。他方い
はデジタル的実行はそれ自身に多くのフィルタのシミュ
レーションを与える。また雑音分路制御機能のデジタル
フィルタの実行は、交差範囲内の雑音の増加をより容易
に最小にするようにアドレスすることができる。特に、
デジタルフィルタは動作範囲内の先に記載した最小以下
のpn/pnoおよび雑音増加が先に記載した最大のどこかし
ら以下であることを確実にする。
はデジタル的実行はそれ自身に多くのフィルタのシミュ
レーションを与える。また雑音分路制御機能のデジタル
フィルタの実行は、交差範囲内の雑音の増加をより容易
に最小にするようにアドレスすることができる。特に、
デジタルフィルタは動作範囲内の先に記載した最小以下
のpn/pnoおよび雑音増加が先に記載した最大のどこかし
ら以下であることを確実にする。
第６図に記載された伝達入力信号Einはブロック11内
の強調される前のフィルタに印加される。この前処理
は、ANRによって生じた回路のレスポンスの変化を補償
する。この変化みは以下の通りである。
の強調される前のフィルタに印加される。この前処理
は、ANRによって生じた回路のレスポンスの変化を補償
する。この変化みは以下の通りである。
伝達入力信号Einの原型は応用に依存する。応用はこ
こで４つのカテゴリーに分類される：キャリア通信、ワ
イヤ通信、局部通信、そして開放ループ通信である。
こで４つのカテゴリーに分類される：キャリア通信、ワ
イヤ通信、局部通信、そして開放ループ通信である。
キャリア伝達システムでは原型の音響信号は、FM或い
はAMラジオ、赤外線或いは超音波のようなキャリアを変
調する。このキャリアは局部的に検知されてEinに変換
される。このような応用の例は、バルキーヘッドホンが
第６図のシステムに基いた電子イヤホーンによって置換
されることができる飛行機通信である。
はAMラジオ、赤外線或いは超音波のようなキャリアを変
調する。このキャリアは局部的に検知されてEinに変換
される。このような応用の例は、バルキーヘッドホンが
第６図のシステムに基いた電子イヤホーンによって置換
されることができる飛行機通信である。
ワイヤ通信応用の例は、騒がしい位置でより改善され
た動作を提供する第６図のシステムによる電話受信機の
置換である。
た動作を提供する第６図のシステムによる電話受信機の
置換である。
局部的通信の応用では、信号Einは局部外部マイクロ
ホンによって拾い上げられる増幅され処理された信号か
ら発生する。このような応用の１つの例は、直接外部マ
イクロホンを備えた補聴器である。このような直接外部
マイクロホンは、ANR特性が要求されない周囲の音を減
少する一方で１つの源からの会話を優先的に拾い上げ
る。
ホンによって拾い上げられる増幅され処理された信号か
ら発生する。このような応用の１つの例は、直接外部マ
イクロホンを備えた補聴器である。このような直接外部
マイクロホンは、ANR特性が要求されない周囲の音を減
少する一方で１つの源からの会話を優先的に拾い上げ
る。
局部通信応用の別の応用はインパルス雑音に対する聴
取保護である。この応用では第２図の基準室28が、直接
的或いは高い音圧レベルでよりも低いレベルでより良く
送信する非線形音波バルブを通して周囲の空気に開かれ
る。第６図の増幅器13は今非線形でありそしてほぼ指定
関数的なレスポンス特性を有しているので、低い信号レ
ベルで小さい出力を生成するが、より高い入力により増
加する利得を有する。低い信号レベルに対して、このよ
うな非線形ANRシステムは電子修正なしで通常の聴取を
可能にする。しかし高い信号レベルでは雑音減少特性は
活性化され、したがって雑音インパルスから聴取を保護
する。
取保護である。この応用では第２図の基準室28が、直接
的或いは高い音圧レベルでよりも低いレベルでより良く
送信する非線形音波バルブを通して周囲の空気に開かれ
る。第６図の増幅器13は今非線形でありそしてほぼ指定
関数的なレスポンス特性を有しているので、低い信号レ
ベルで小さい出力を生成するが、より高い入力により増
加する利得を有する。低い信号レベルに対して、このよ
うな非線形ANRシステムは電子修正なしで通常の聴取を
可能にする。しかし高い信号レベルでは雑音減少特性は
活性化され、したがって雑音インパルスから聴取を保護
する。
さらに別の局部通信応用は、ANR特性が雑音の多い病
棟での患者の検査を助ける聴診器である。
棟での患者の検査を助ける聴診器である。
局部的外部マイクロホンから得られた信号Einはま
た、雑音減少を改善する開放ループに対して使用される
こともできる。この応用では、局部外部マイクロホンが
外部雑音pnをサンプルする。この応用の第６図のブロッ
ク11はT17に類似した伝達関数を備えた適応できるフィ
ルタであるが反対の位相であるので、信号Einはマイク
ロホン18での雑音を減少する。このようなノイス減少の
開放ループ方法は、適合できる雑音解除として十分公知
である（例えば、B.Widrow et al,Proc.IEEE Vol.63,N
o.12,pp1697乃至1716.1975年12月、参照）。開放および
フィードバック雑音減少の上記の組み合わされたシステ
ムは、２つの方法の内の１つのみと比較されるように利
点を有する。例えば組み合わされたフィードバック／開
放ループシステムは、別な具合にフィードバックシステ
ムの雑音減少上の下方の限界を提供する外部雑音pnの可
振動マイクロホンのピックアップを補償することができ
る。組み合わされたフィードバック／開放ループシステ
ムは、開放ループフィルタの適合性および速度のより少
ない切迫した要求を有するので、よりコストがかからず
複雑でないシステムを有する。
た、雑音減少を改善する開放ループに対して使用される
こともできる。この応用では、局部外部マイクロホンが
外部雑音pnをサンプルする。この応用の第６図のブロッ
ク11はT17に類似した伝達関数を備えた適応できるフィ
ルタであるが反対の位相であるので、信号Einはマイク
ロホン18での雑音を減少する。このようなノイス減少の
開放ループ方法は、適合できる雑音解除として十分公知
である（例えば、B.Widrow et al,Proc.IEEE Vol.63,N
o.12,pp1697乃至1716.1975年12月、参照）。開放および
フィードバック雑音減少の上記の組み合わされたシステ
ムは、２つの方法の内の１つのみと比較されるように利
点を有する。例えば組み合わされたフィードバック／開
放ループシステムは、別な具合にフィードバックシステ
ムの雑音減少上の下方の限界を提供する外部雑音pnの可
振動マイクロホンのピックアップを補償することができ
る。組み合わされたフィードバック／開放ループシステ
ムは、開放ループフィルタの適合性および速度のより少
ない切迫した要求を有するので、よりコストがかからず
複雑でないシステムを有する。
第６図の開放ループ補償のない線形ANRシステムによ
る、３つのアナログフィルタ61,62および63を使用して
達成された典型的な結果は、第７図および第８図に示さ
れている。第７図はANRループ利得の位相構成要素を示
す。雑音分路制御の安定化が180゜の位相シフトを除去
することがわかる。第８図では、本発明のANRシステム
が、受動的イヤホーンが効果的でないより低い音周波数
範囲内のイヤホーンの雑音減衰を増加するのに非常に効
果的であることがわかる。より高い音周波数範囲では、
受動的イヤホーンの減衰は通常かなり正確である。結果
として、電子イヤホーンは音響周波数範囲全体で優れた
雑音減衰を達成する。
る、３つのアナログフィルタ61,62および63を使用して
達成された典型的な結果は、第７図および第８図に示さ
れている。第７図はANRループ利得の位相構成要素を示
す。雑音分路制御の安定化が180゜の位相シフトを除去
することがわかる。第８図では、本発明のANRシステム
が、受動的イヤホーンが効果的でないより低い音周波数
範囲内のイヤホーンの雑音減衰を増加するのに非常に効
果的であることがわかる。より高い音周波数範囲では、
受動的イヤホーンの減衰は通常かなり正確である。結果
として、電子イヤホーンは音響周波数範囲全体で優れた
雑音減衰を達成する。
改善されたアクティブ雑音減少システムおよび装置の
ある特定の実施例が前記記述で記載されてきた一方、本
発明の範囲内の多様な変形が当業者に浮かび得ることは
理解されるであろう。それ故に、改作および変形が記載
された実施例の等価の意味および範囲内に包含されるこ
とが意図されるであろう或いは意図される。
ある特定の実施例が前記記述で記載されてきた一方、本
発明の範囲内の多様な変形が当業者に浮かび得ることは
理解されるであろう。それ故に、改作および変形が記載
された実施例の等価の意味および範囲内に包含されるこ
とが意図されるであろう或いは意図される。
産業上の適応性 産業用および軍事用聴取保護および通信のために、電
子イヤホーン以下の利点を有する： 20Hz乃至1KHzの範囲内でさえもの外部周囲の雑音の高
い減衰、 −伝達チャンネルの高い忠実度、 −聴取保護の効果の自己モニタ、 −聴取損傷を補うための変形可能なレスポンス、 −快適で小さく軽量であること。
子イヤホーン以下の利点を有する： 20Hz乃至1KHzの範囲内でさえもの外部周囲の雑音の高
い減衰、 −伝達チャンネルの高い忠実度、 −聴取保護の効果の自己モニタ、 −聴取損傷を補うための変形可能なレスポンス、 −快適で小さく軽量であること。
電子イヤホーンは、通信およびアクティブ雑音減少の
能力をイヤホーンに加える。電子イヤホーンは、受動的
減衰にわたっておよびその上で20Hz乃至1KHzの範囲内に
30dBの改善を提供することができる。この周波数範囲内
の受動的減衰は通常の聴取保護によって得るのは難しい
が、しかし産業用機械および媒介機能の操作は典型的に
この範囲内で雑音放出のほとんどを発生する。これは、
産業上および軍事用の聴取保護の応用に対する電子イヤ
ホーンの非常に重要な利益である。
能力をイヤホーンに加える。電子イヤホーンは、受動的
減衰にわたっておよびその上で20Hz乃至1KHzの範囲内に
30dBの改善を提供することができる。この周波数範囲内
の受動的減衰は通常の聴取保護によって得るのは難しい
が、しかし産業用機械および媒介機能の操作は典型的に
この範囲内で雑音放出のほとんどを発生する。これは、
産業上および軍事用の聴取保護の応用に対する電子イヤ
ホーンの非常に重要な利益である。
聴取保護の実際の使用は、聴取保護装置の快適さおよ
び非干渉性に関連する使用者による積極的な容認に大部
分を依存する。電子イヤホーンは耳あて或いはイヤホン
よりも小さく、軽く、冷たく、そして快適であり、それ
らは眼鏡、固い帽子或いはヘルメットに干渉されない。
したがってそれらは装着者にとって非常に受け入れ易
い。
び非干渉性に関連する使用者による積極的な容認に大部
分を依存する。電子イヤホーンは耳あて或いはイヤホン
よりも小さく、軽く、冷たく、そして快適であり、それ
らは眼鏡、固い帽子或いはヘルメットに干渉されない。
したがってそれらは装着者にとって非常に受け入れ易
い。
受動性イヤホーンの使用の際に遭う問題は、一般的接
合の動きがイヤホーンに耳導管からごくわずかに戻さ
せ、そして聴取保護効果をのいくつかを緩めさせること
である。電子イヤホーンによって、集音マイクロホンは
鼓膜での音圧レベル（SPL）をモニタするのに使用され
ることができる。もしSPLが特定化されたレベルより上
に増加するならば、電子イヤホーンは使用者にイヤホー
ンを再度差し込むことを思いつかせる警告灯或いは警告
音を発生することができる。この特徴は、イヤホーンの
動作の安全性および立証に新しい次元を付加する。
合の動きがイヤホーンに耳導管からごくわずかに戻さ
せ、そして聴取保護効果をのいくつかを緩めさせること
である。電子イヤホーンによって、集音マイクロホンは
鼓膜での音圧レベル（SPL）をモニタするのに使用され
ることができる。もしSPLが特定化されたレベルより上
に増加するならば、電子イヤホーンは使用者にイヤホー
ンを再度差し込むことを思いつかせる警告灯或いは警告
音を発生することができる。この特徴は、イヤホーンの
動作の安全性および立証に新しい次元を付加する。
電子イヤホーンによって、鼓膜に隣接する閉塞された
空間は小さくそして十分に隔離されている。結果とし
て、ANRを備えたヘッドホンよりも大きなアクティブお
よび受動雑音減少を得ることができる。また、電子イヤ
ホーンを操作するのに必要とされる電力量もヘッドホン
に対する電力よりもはるかに少なく、そのことはバッテ
リー操作に対して重要である。
空間は小さくそして十分に隔離されている。結果とし
て、ANRを備えたヘッドホンよりも大きなアクティブお
よび受動雑音減少を得ることができる。また、電子イヤ
ホーンを操作するのに必要とされる電力量もヘッドホン
に対する電力よりもはるかに少なく、そのことはバッテ
リー操作に対して重要である。
補聴器の応用に対して、電子イヤホーンは以下の利点
を有する： −孔のない補聴器に典型的な“詰め込み”の間隔をを
生成することなく改善された直接的な周囲雑音の通過、 −外部雑音の減少された通過、 −増幅歪みの減少、 −補聴器のバンドパスを広く、スムーズにすること。
を有する： −孔のない補聴器に典型的な“詰め込み”の間隔をを
生成することなく改善された直接的な周囲雑音の通過、 −外部雑音の減少された通過、 −増幅歪みの減少、 −補聴器のバンドパスを広く、スムーズにすること。
補聴器の設計では、孔のサイズは精巧さとの妥協であ
る。補聴器は孔が開けられてより自然な低周波数レスポ
ンスを生成し、そして補聴器使用者の不満にしばしばな
るようなこの詰め込まれた耳の間隔を減少する。十分な
孔は閉塞によって生じるこの充満した感覚を取り除く
が、それは周囲雑音雑音のパスを開く。それはまた、イ
ヤホンの音の部分が孔を介して外部マイクロホンに達す
るときに正のフィードバックによって生じる発振の電位
を発生する。
る。補聴器は孔が開けられてより自然な低周波数レスポ
ンスを生成し、そして補聴器使用者の不満にしばしばな
るようなこの詰め込まれた耳の間隔を減少する。十分な
孔は閉塞によって生じるこの充満した感覚を取り除く
が、それは周囲雑音雑音のパスを開く。それはまた、イ
ヤホンの音の部分が孔を介して外部マイクロホンに達す
るときに正のフィードバックによって生じる発振の電位
を発生する。
ANRフィードバックは鼓膜での閉塞の音響インピーダ
ンスを変化させるので、しばしば補聴器使用者の不満と
なる詰め込まれた耳および充満した感覚を取り除く。こ
れは、イヤホーンが耳導管にきっちりと装着されるとい
う事実にも拘らず、完全な閉塞を生成する。
ンスを変化させるので、しばしば補聴器使用者の不満と
なる詰め込まれた耳および充満した感覚を取り除く。こ
れは、イヤホーンが耳導管にきっちりと装着されるとい
う事実にも拘らず、完全な閉塞を生成する。
負のフィードバックに典型的な伝達でのANRの別の限
定された利益は、マイクロホン−イヤホンのチェーン内
の歪みの減少、および帯域をより広くよりスムーズにす
ることである。
定された利益は、マイクロホン−イヤホンのチェーン内
の歪みの減少、および帯域をより広くよりスムーズにす
ることである。
通常の補聴器では、周囲の音響雑音は小さな減衰を伴
って鼓膜に通る。補聴器に基く電子イヤホーンは、耳導
管の中への音響雑音の直接の通過を補償する能力におい
て基本的に異なる。所望された信号とは異なる集音マイ
クロホン信号のいかなる構成要素も負のフィードバック
によって減衰される。結果的に電子イヤホーンは、補聴
器送信での周囲雑音構成様子およびいかなる他の歪みを
も減少する。上述の応用に近接して関連する電子イヤホ
ーンの使用は聴診器および補助聴取装置（ALDS）であ
る。
って鼓膜に通る。補聴器に基く電子イヤホーンは、耳導
管の中への音響雑音の直接の通過を補償する能力におい
て基本的に異なる。所望された信号とは異なる集音マイ
クロホン信号のいかなる構成要素も負のフィードバック
によって減衰される。結果的に電子イヤホーンは、補聴
器送信での周囲雑音構成様子およびいかなる他の歪みを
も減少する。上述の応用に近接して関連する電子イヤホ
ーンの使用は聴診器および補助聴取装置（ALDS）であ
る。
発砲範囲および砲手に対する聴取保護は、発火と発火
の間の発砲および通常の聞こえの最小の干渉の間の高い
インパルス雑音の保護が必要とされる。ここに記載され
たANR技術に基く聴取保護はそれ自身を上記の目的に提
供する。
の間の発砲および通常の聞こえの最小の干渉の間の高い
インパルス雑音の保護が必要とされる。ここに記載され
たANR技術に基く聴取保護はそれ自身を上記の目的に提
供する。
フロントページの続き (72)発明者 カルーソ、エフ・ジェラルド アメリカ合衆国、ニュージャージー州 08065、パルミア、メイプル・アヴィニ ュー 501 (56)参考文献 特開 昭63−296599（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G10K 11/178
Claims (15)
- 【請求項１】増幅器が付勢信号を増幅し、増幅された付
勢信号がスピーカに供給されて音響信号に変換される事
と、 音響信号と周囲雑音との合計が集音マイクロホンにより
採集されて前置増幅器によって増幅される事と、 信号結合器が集音マイクロホンの出力により与えられる
１次フィードバック信号を基準信号から減算して前記付
勢信号を発生する事と、によって電気・音響ネガチプフ
ィードバックループを閉ループとしている電気・音響ネ
ガチプフィードバック型の活性雑音減少システムにおい
て、 受動的減衰を与え、周囲雑音から静寂領域を音響的に絶
縁し、前記スピーカおよび前記集音マイクロホンを機械
的に支持し、静寂領域内に前記スピーカおよび前記集音
マイクロホンを結合状態に維持するための閉じた容器
と、 １つ以上の入力ノードと１つ以上の出力ノードが電気・
音響ネガチブフィードバックループの２つのノード間に
接続されて並列補助ループを形成してシステムの安定度
を高め、静寂領域中の周囲雑音レベルを変化させる並列
制御回路網と、 を具備していることを特徴とする電気・音響ネガチブフ
ィードバック型の活性雑音減少システム。 - 【請求項２】並列回路制御網が１つ以上のフィルタを備
え、前記１つ以上のフィルタの入力は付勢信号から導出
され、前記１以上のフィルタの、およびもしもあれば他
のフィルタの出力は集音マイクロホンの出力信号と組合
わされて信号結合器に供給される請求項１記載のシステ
ム。 - 【請求項３】並列制御回路網がスイッチドキャパシタフ
ィルタを具備している請求項１記載のシステム。 - 【請求項４】並列制御回路網がデジタル信号プロセッサ
を具備している請求項１記載のシステム。 - 【請求項５】周囲雑音を検知する外部マイクロホンと、 前記外部マイクロホンの出力を処理するための雑音フィ
ルタとして使用されるフィルタとを具備し、前記雑音フ
ィルタの出力は１次フィードバック信号と信号 結合器中で結合されて付勢信号を形成し、静寂領域にお
ける周囲雑音の影響を減少させる請求項１記載のシステ
ム。 - 【請求項６】入出力を有するプレエンファシスフィルタ
として使用されるフィルタを具備し、通信入力信号はプ
レエンファシスフィルタの入力に供給され、基準信号は
プレエンファシスフィルタの出力で生成され、プレエン
ファシスフィルタの周波数特性は前記入力信号に対して
緊密に比例するように集音マイクロホンの音響に対して
基準信号を変化させる請求項１記載のシステム。 - 【請求項７】双方向トランスデューサと、 スピーカとして前記双方向トランスデューサを駆動する
ために出力が前記双方向トランスデューサに接続された
駆動増幅器と、 マイクロホンとして動作する双方向トランスデューサに
接続され、駆動増幅器の入力信号を変更させるための２
次フィードバックループの入力と結合された出力を有す
る検知回路とを具備して、２次フィードバックループを
閉回路としている請求項１記載のシステム。 - 【請求項８】前記２次フィードバックループが、 ４つの端子でループに接続された４個のアームを備え、 その内の１個のアームは双方向トランスデューサを含
み、 残りの３個のアームは静寂状態下で双方向トランスデュ
ーサブリッジ回路を平衡させる様に選択されたインピー
ダンスに形成され、 ２つの対角位置にある端子で構成された駆動端子と、 残りの２つの対角位置にある端子で構成された検知端子
と、 を有する双方向トランスデューサブリッジ回路と、 非反転入力と反転入力と出力とを備えた演算増幅器を具
備する駆動増幅器であり、前記非反転入力が増幅された
付勢信号に接続され、前記駆動増幅器の出力が前記ブリ
ッジ回路の駆動端子間に接続される前記駆動増幅器
と、、 非反転入力と反転入力と出力とを備えた演算増幅器を具
備する検知回路であり、前記検知回路の入力は前記ブリ
ッジ回路の検知端子間に接続され、前記検知回路の出力
は駆動増幅器の演算増幅器の反転入力に接続されている
前記検知回路と、を具備する請求項７記載のシステム。 - 【請求項９】双方向トランスデューサがブリッジ中の１
素子である事と、駆動増幅器が駆動端子間の前記ブリッ
ジを駆動する事と、検知増幅器が検知端子間の不平衡信
号を検知する事と、検知増幅器の出力が１次入力信号か
ら減算されて前記駆動増幅器に対する入力信号を生成す
る事と、により双方向トランスデューサブリッジフィー
ドバック回路の様なフィードバックループを閉じている
双方向トランスデューサブリッジフィードバック回路に
おいて、 駆動端子にDCバイアスを供給する手段と、 直流信号路と交流信号路との結合度を減少させる手段
と、 双方向トランスデューサブリッジフィードバック回路の
平衡を適応可能に改善するために前記検知端子における
直流信号に応じて少なくとも１つのブリッジアームのイ
ンピーダンスを変化させる手段とを具備していることを
特徴とする双方向トランスデューサブリッジフィードバ
ック回路。 - 【請求項１０】スピーカによって与えられる交信能力を
有し耳導管中に配置されるイヤホーンにおいて、 集音マイクロホンと、 スピーカおよび集音マイクロホンを活性雑音減少回路に
接続するケーブルと、 スピーカ、集音マイクロホン及びケーブルを支持する容
器と、 中空イヤホーンアダプタとを具備し、 前記容器は前記中空イヤホーンアダプタ内に設置され、
容器とイヤホーンアダプタはスピーカと集音マイクロホ
ンと耳導管との間の緊密な音響的結合を可能にする整合
開口を有し、 中空イヤホーンアダプタは容器と外耳窩および／または
耳導管の壁との間の音響的シールを形成し、それによっ
て周囲雑音から耳導管の小容積を音響的に分離して活性
雑音減少のための静寂領域を形成することを特徴とする
イヤホーン。 - 【請求項１１】前記活性雑音減少回路は、心臓血管の音
および呼吸器の音の検出のための電子聴診器用マイクロ
ホンを具備し、前記電子聴診器用マイクロホンの出力信
号を処理して活性雑音減少回路の入力を生成する前置増
幅器・フィルタ回路に前記電子聴診器用マイクロホンが
接続されている請求項10記載のイヤホーン。 - 【請求項１２】前記活性雑音減少回路は、話し声および
音響を検出する補聴器マイクロホンと、前記補聴器マイ
クロホンの出力信号を処理して活性雑音減少回路に対す
る入力を発生させる前置増幅器・フィルタとを具備して
いる請求項10記載のイヤホーン。 - 【請求項１３】前記容器と前記中空イヤホーンアダプと
は入れ子式に形成されて外耳窩内に支持される請求項10
記載のイヤホーン。 - 【請求項１４】前記中空イヤホーンアダプタはプラスチ
ック発泡体の背面体を介して前記容器部分を覆う柔軟な
弾性皮膚を備えている請求項10記載のイヤホーン。 - 【請求項１５】耳導管と周囲大気の間に非線形の音響素
子を備え、前記素子は低音圧レベルに於けるよりも高い
音圧レベルに於いて雑音を減衰させ、 前記活性雑音減少回路はまた低音響レベルの直接耳での
交信を可能にし、予め定められたレベルより上の周囲雑
音を活性的に減衰させるような非線形応答特性を有して
いる請求項10記載のイヤホーン。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/210,791 US4985925A (en) | 1988-06-24 | 1988-06-24 | Active noise reduction system |
| US210,791 | 1988-06-24 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03505639A JPH03505639A (ja) | 1991-12-05 |
| JP2989843B2 true JP2989843B2 (ja) | 1999-12-13 |
Family
ID=22784274
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1507159A Expired - Lifetime JP2989843B2 (ja) | 1988-06-24 | 1989-06-22 | アクティブ雑音減少システム |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4985925A (ja) |
| EP (1) | EP0423172B1 (ja) |
| JP (1) | JP2989843B2 (ja) |
| AT (1) | ATE147961T1 (ja) |
| DE (1) | DE68927707T2 (ja) |
| WO (1) | WO1989012432A1 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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