JP3848013B2

JP3848013B2 - 音響装置及びこれを用いた補聴器

Info

Publication number: JP3848013B2
Application number: JP14479999A
Authority: JP
Inventors: 圭西岡
Original assignee: Rohm Co Ltd
Current assignee: Rohm Co Ltd
Priority date: 1999-05-25
Filing date: 1999-05-25
Publication date: 2006-11-22
Anticipated expiration: 2019-05-25
Also published as: JP2000341787A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はカラオケ装置等のオーディオ機器及び拡声器や補聴器等の拡声機器に用いられる音響装置に関し、詳しくはその回路構成に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、マイクロフォン等から入力された音を増幅してスピーカ等から出力する場合に、スピーカからの音がマイクロフォンに帰還入力され、再び増幅されてしまうことにより「ピィー」というような大きな異音（以下「ハウリング音」と称す）を発生するハウリング現象と言われる現象が良く知られている。特に、耳内に挿入使用するタイプの補聴器は、形状的にスピーカとマイクロフォンとの距離が非常に近いとともに、スピーカからの音が耳との隙間や骨格等を経由してマイクロフォンに帰還されるので、安定してハウリング現象を防止するのが難しかった。
【０００３】
そして、ハウリング音が近くで発生した場合には、その大きな音により通常の音が聞こえ難くなってしまうだけでなく、危険を知らせる警告音等が聞こえなくなってしまうことさえもある。特に、補聴器でハウリング現象が発生した場合には、ハウリング音が発生している間だけでなく、補聴器を押さえて耳との隙間をなくしたり補聴器を取り外したり電源を切ったりしてハウリング音の発生を中止させた後も暫くの間は聴覚神経の麻痺により音が正常に聞こえなくなることがあり、長い間危険な状態が続いてしまうことがある。
【０００４】
このハウリング現象を防ぐために、特開平６−２２３９７号では、ハウリング及びその周波数を検出し、この検出された周波数に応じて周波数を移相して加算することにより、ハウリングの発生を防止する技術が示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の方法では、ハウリング周波数を検出するハウリング検出回路が必要であるが、ハウリング音の発生を厳密に検出することは難しく、その検出回路の構成も複雑になってしまうと思われ、補聴器のような小型の音響装置を更に小型化したり安価にしたりするのが難しいという問題があった。
【０００６】
そこで本発明は、簡単な構成で有りながら、より安価に且つ確実にハウリング音の発生を防止できるようにした音響装置及びこれを用いた補聴器を提供できるようにすることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上述の問題を解決するために、請求項１に係る音響装置は、音を電気信号に変換するマイクロフォン等の音入力手段（１１）と、該音入力手段から入力された入力信号（Ｓｉ）を増幅する信号増幅手段と、該信号増幅手段からの出力信号に応答して音出力（Ｓｏ）を行うスピーカ等の音出力手段（１５）とを少なくとも備えた音響装置であって、信号増幅手段と音出力手段との間に入力信号に対する出力信号の位相をずらす位相切換手段（１４）を有し、入力信号に基づく信号レベルが所定レベルに達した後に所定レベルよりも低下したゼロクロス点付近から出力信号の位相をずらすことを特徴とする。また、請求項２に係る音響装置は、請求項１に記載のものにおいて、入力信号に基づく信号レベルを調整する信号レベル調整手段（１３）を更に有し、所定レベルは信号レベル調整手段が動作を開始するレベルであることを特徴とする。請求項３に係る音響装置は、請求項１に記載のものにおいて、位相切換手段は、位相切換の遅延時間幅を前記信号レベルに応じて変更することを特徴とする。請求項４に係る音響装置は、音を電気信号に変換するマイクロフォン等の音入力手段と、該音入力手段から入力された入力信号を増幅する信号増幅手段と、該信号増幅手段からの出力信号に応答して音出力を行うスピーカ等の音出力手段とを少なくとも備えた音響装置であって、信号増幅手段と音出力手段との間に前記入力信号に対する出力信号の位相をずらす位相切換手段と出力信号をミュート状態にするミュート手段とを有し、入力信号に基づく信号レベルが所定レベルに達した後に所定レベルよりも低下したゼロクロス点付近で出力信号をミュート状態とし、入力信号に基づく信号が次にゼロクロス点を通過するところから出力信号の位相をずらすことを特徴とする。請求項５に係る補聴器は、請求項１乃至４のいずれか１つに記載の音響装置を備えたことを特徴とする。
【０００８】
【作用】
本発明のような構成をとることにより、請求項１乃至請求項４に記載の音響装置は、増幅された音信号が所定の信号レベルを越えた場合に位相切換回路により出力信号の位相切換が行われ、スピーカから出力される音信号の位相が反転され、マイクロフォンから入力される音信号を打ち消すようになってハウリング現象を起こし難くするだけでなく、スピーカから出力される音の不連続による違和感のある音を低減できるようになる。特に、請求項３に記載のものは、Ａ／Ｄ変換された音信号の信号レベルに応じてマイクロフォンから入力される音信号に対するスピーカから出力される音信号の遅延時間幅を変更できるようになるので、位相の急激な変化による違和感が低減されるようになる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図１乃至図４を参照しながら詳細に説明する。尚、本明細書では全図面を通して同一または同様の回路要素には同一の符号を付して説明を簡略化している。また、各図の動作タイミング図（（ａ）〜（ｃ））において、細い実線Ｓｉはマイクロフォンからの入力信号を表し、太い実線Ｓｏは位相切換回路の出力信号を表しているとともに、音信号を約１周期分の正弦波のみとして簡略化して示している。
【００１０】
図１は本発明の第１の実施形態としての音響装置１の構成及びその動作タイミング例を示し、１１は音を電気信号（音信号）に変換するマイクロフォン（音入力手段）、１２は変換された音信号を増幅する増幅回路（増幅手段）、１３は増幅された音信号を所定レベルに調整する自動ゲイン制御（以下「ＡＧＣ」と称す）回路（信号レベル調整手段）、１４はＡＧＣ回路１３の動作状況に応じてスピーカへ出力する音信号の位相を１８０度反転した逆相信号にする位相切換回路（位相切換手段）、１５は音信号を音に再変換するスピーカ（音出力手段）を示している。また、増幅回路１２は、その出力が抵抗を介して反転入力に帰還接続された増幅器１２ａから構成されている。
【００１１】
このような構成により、図１（ａ）に示すように、増幅回路１２で増幅した音信号の信号レベルがＡＧＣ回路１３の動作する信号レベル（Ｖt ）に達していない場合には、位相切換回路１４による音信号の位相切換は行われないので、信号Ｓｉと信号Ｓｏとの位相差がない通常の増幅出力が行われている。一方、図１（ｂ）に示すように、増幅された音信号がＡＧＣ回路１３の動作する信号レベル（Ｖt ）を時間ｔ１で越えた場合には、位相切換回路１４により出力信号の位相切換が行われ、その後増幅された音信号がＡＧＣ回路１３の動作する信号レベルに達しない期間が所定期間続いて位相切換が解除されるまでの間、スピーカから出力される音信号Ｓｏの位相がマイクロフォンから入力された音信号Ｓｉとは反転されて出力されるようになる。
【００１２】
このような動作により、スピーカからの音出力が大き過ぎて、その一部がマイクロフォンに帰還されてしまう場合でも、帰還された音信号は入力信号の信号レベルを打ち消すように作用するので、ハウリング現象は生じ難くなっている。
【００１３】
図２は本発明の第２の実施形態としての音響装置２の構成及びその動作タイミング例を示し、図１の第１の実施形態と異なるのは、ＡＧＣ回路１３の出力レベルを検出し位相切換回路１８の切換動作を制御するためのレベル検出回路１６が追加されていることである。このような構成により、図２（ａ）に示すように、増幅された音信号Ｓｏがレベル検出回路１６で予め設定された所定の電圧レベルＶthよりも小信号の場合には、第１の実施形態の場合と同様に位相切換回路１８による音信号の位相切換は行われないので、信号Ｓｉと信号Ｓｏとの位相差はないままに増幅出力される。そして、図２（ｂ）に示すように、ＡＧＣ回路１３からの出力が所定の電圧レベルＶthを越えた場合には、信号レベルがゼロクロス点付近に達したところ（時間ｔ２）で位相切換回路１８により信号Ｓｏの位相切換が行われているので、信号Ｓｏの位相が信号Ｓｉに対して反転されて出力されている。
【００１４】
このような動作により、第１の実施形態と同様にハウリング音を生じ難くするとともに、音信号Ｓｏの急激な変化に伴うポップ音的な違和感のある音を生じないようにしている。
【００１５】
図３は本発明の第３の実施形態としての音響装置３の構成及びその動作タイミング例を示し、図２の第２の実施形態と異なるのは、レベル検出回路１６での検出結果に応じて音信号を所定レベルに短絡して音出力を消音するためのミュート回路１７が追加されていることである。このような構成により、図３（ａ）に示すように、増幅された音信号Ｓｏがレベル検出回路１６で予め設定された所定の電圧レベルＶthよりも小信号の場合には、第１の実施形態の場合と同様に位相切換回路１８による音信号の位相切換は行われないので、信号Ｓｉと信号Ｓｏとの位相差はないままに増幅出力される。そして、図３（ｂ）に示すように、ＡＧＣ回路１３の出力がレベル検出回路１６で予め設定された所定の電圧レベルＶthを越えた場合には、信号Ｓｏの信号レベルが所定値よりも低下した後のゼロクロス点付近（時間ｔ３）で信号Ｓｏに対してミュート動作が行われる。その後所定期間を経た後に、信号Ｓｉのゼロクロス点付近でミュート動作が解除されると、位相切換回路１８により位相反転された信号Ｓｏが出力されるようになっている。
【００１６】
このような動作により、第１及び第２の実施形態と同様にハウリング音を生じ難くするとともに、音信号の急激な変化により音が不連続になるときにミュート動作を行うことにより音の連続性に伴う違和感を感じ難くしている。
【００１７】
図４は本発明の第４の実施形態としての音響装置４の構成及びその動作タイミング例を示し、２１はマイクロフォン１１からの音信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器、２２はＡ／Ｄ変換器からの信号をデジタル的に信号処理する信号処理回路、２３は第１の実施形態のＡＧＣ動作及び位相切換動作をデジタル的に行うＡＧＣ位相切換回路、２４はデジタル信号をアナログの音信号に再変化するＤ／Ａ変換回路、２５はＤ／Ａ変換された音信号に応じてスピーカ１５を駆動するための駆動回路を示している。
【００１８】
このような構成により、図４（ａ）に示すように、Ａ／Ｄ変換された音信号の信号レベルがＡＧＣ位相切換回路２３の動作するレベル（Ｖth）に比べて十分に小さい場合には、ＡＧＣ位相切換回路２３による音信号の位相切換は行われず、信号Ｓｉと信号Ｓｏとの位相差がないままに増幅出力されている。そして、図４（ｂ）に示すように、Ａ／Ｄ変換された音信号の信号レベルがＡＧＣ位相切換回路２３の動作するレベル（Ｖth）に近い場合には、ＡＧＣ位相切換回路２３により出力信号の位相を約９０°（遅延時間ｔｄ１）遅らせるようにしている。そして、図４（ｃ）に示すように、Ａ／Ｄ変換された音信号の信号レベルがＡＧＣ位相切換回路２３の動作するレベル（Ｖth）を越えた場合には、ＡＧＣ位相切換回路２３により音信号Ｓｏの位相を１８０°（遅延時間ｔｄ２）遅らせて位相を反転している。
【００１９】
このような動作により、スピーカからの出力音が大きくなりマイクロフォンに帰還される割合が大きくなり始めた段階で帰還量が小さくなるようにしてハウリング現象を起こし難くするとともに、スピーカからの出力音が更に大きくなってハウリング現象が更に起き易くなったときには他の実施形態と同様にしてハウリング現象の発生を抑えるようになっている。
【００２０】
尚、本実施形態の説明ではＡＧＣ位相切換回路２３の動作するレベルを１つのみしか示していないが、複数レベル設定できるようにして、各設定レベルに応じて位相切換する遅延時間幅を変更するようにしても良い。
【００２１】
【発明の効果】
本発明のような構成をとることにより、請求項１乃至請求項４に記載の音響装置は、簡単な構成でありながら、スピーカからの音が大きくなってマイクロフォンに帰還される割合が増加しても、帰還された音信号は入力する信号レベルを減少させるように動作することになり、ハウリング現象を生じ難くなるという効果がある。更に、請求項１乃至請求項４に記載の音響装置は、スピーカから出力される音の不連続性を低減できるようになるので、音の不連続による違和感のある音を低減できるようになるという効果もある。そして、請求項５に記載の補聴器は、簡単な構成でハウリング現象を起こし難くすることができているので、装置の小型化及び廉価化が容易にできるようになるとともに、より安全に補聴器を使用できるようになるという効果がある。
【００２２】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の音響装置の第１の実施形態を示す構成図及びその動作タイミングを示す説明図、
【図２】本発明の音響装置の第２の実施形態を示す構成図及びその動作タイミングを示す説明図
【図３】本発明の音響装置の第３の実施形態を示す構成図及びその動作タイミングを示す説明図
【図４】本発明の音響装置の第４の実施形態を示す構成図及びその動作タイミングを示す説明図である。
【００２３】
【符号の説明】
１：音響装置（第１の実施例）
２：音響装置（第２の実施例）
３：音響装置（第３の実施例）
４：音響装置（第４の実施例）
１１：マイクロフォン（音入力手段）
１２：増幅回路（増幅手段）
１３：ＡＧＣ回路（信号レベル調整手段）
１４、１７：位相切換回路（位相切換手段）
１５：スピーカ（音出力手段）
１６：レベル検出回路
１８：ミューティング回路

Claims

音を電気信号に変換するマイクロフォン等の音入力手段と、該音入力手段から入力された入力信号を増幅する信号増幅手段と、該信号増幅手段からの出力信号に応答して音出力を行うスピーカ等の音出力手段とを少なくとも備えた音響装置であって、前記信号増幅手段と前記音出力手段との間に前記入力信号に対する前記出力信号の位相をずらす位相切換手段を有し、前記入力信号に基づく信号レベルが所定レベルに達した後に前記所定レベルよりも低下したゼロクロス点付近から前記出力信号の位相をずらすことを特徴とする音響装置。
前記音響装置は、前記入力信号に基づく信号レベルを調整する信号レベル調整手段を更に有し、前記所定レベルは前記信号レベル調整手段が動作を開始するレベルであることを特徴とする請求項１に記載の音響装置。
前記位相切換手段は、位相切換の遅延時間幅を前記信号レベルに応じて変更することを特徴とする請求項１に記載の音響装置。
音を電気信号に変換するマイクロフォン等の音入力手段と、該音入力手段から入力された入力信号を増幅する信号増幅手段と、該信号増幅手段からの出力信号に応答して音出力を行うスピーカ等の音出力手段とを少なくとも備えた音響装置であって、前記信号増幅手段と前記音出力手段との間に前記入力信号に対する前記出力信号の位相をずらす位相切換手段と前記出力信号をミュート状態にするミュート手段とを有し、前記入力信号に基づく信号レベルが所定レベルに達した後に前記所定レベルよりも低下したゼロクロス点付近で前記出力信号をミュート状態とし、前記入力信号に基づく信号が次にゼロクロス点を通過するところから前記出力信号の位相をずらすことを特徴とする音響装置。
請求項１乃至４のいずれか１つに記載の音響装置を備えたことを特徴とする補聴器。