JPH02254898A - 騒音低減装置 - Google Patents

騒音低減装置

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JPH02254898A
JPH02254898A JP1074833A JP7483389A JPH02254898A JP H02254898 A JPH02254898 A JP H02254898A JP 1074833 A JP1074833 A JP 1074833A JP 7483389 A JP7483389 A JP 7483389A JP H02254898 A JPH02254898 A JP H02254898A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野Ｊ 本発明は、例えば乗り物の中や工事現場等の高騒音下で
用いて好適な外部騒音を低減するための騒音低減装置に
関する。
〔発明の概要〕
本発明にかかる騒音低減装置は、装着時における耳の近
傍にマイクロホン等の音響−電気変換手段及びヘッドホ
ンユニット等の発音手段を設け、上記マイクロホンで収
音された外部騒音を特性伝達手段を介して発音手段に供
給することにより外部から耳に達する騒音を低減すると
ともに、騒音レベルに応じて特性伝達手段を制御するこ
とにより、例えば上記騒音レベルが大きいときには騒音
低減量を大きくし、逆に小さいときには騒音低減量を小
さくして、騒音レベルが小さいときの耳がつまる感じ等
の不快感を解消することを可能とするものである。
波装置。
〔従来の技術〕
従来、外部騒音の激しい場所での作業等に使用される騒
音低減装置として、特開昭６２−０２７９８号公報のヘ
ッドホンに開示されているような、外部騒音をマイクロ
ホンユニットにて電気信号に変換して、逆位相で帰還す
る負帰還ループによって、上記ヘッドホンユニット近傍
の雑音を低減するようにしたもの等が知られている。
〔発明が解決しようとする課題〕
このような従来の騒音低減装置は、帰還ループのゲイン
を上げる等して騒音低減量を大きくとることが可能であ
るものの、騒音低減量が大きい状態で外部騒音が小さく
なると、「耳がつまる」ような感じになり゛、不快感を
生じていた。また騒音低ｍｌを小さく設定しておくと、
上記「耳がつまる感じ」は回避できるものの、コックビ
ット内や工事現場等での高騒音下での使用に不適当なも
のとなる。
本発明は上述の課題に鑑み、高騒音下では大きな騒音低
減量を得ることができ、外部騒音が小さくなったときに
は騒音低減量を小さくして「耳がつまる」ような不快感
を生ずることなく、騒音を有効に低減できるような騒音
低減装置の提供を目的とする。
〔課題を解決するための手段〕 本発明にかかる騒音低減装置は、第１図に示すように、
装着時において耳の近傍に設けられた発音手段であるヘ
ッドホンユニット４と、該発音手段であるヘッドホンユ
ニット４の近傍に設けられた音響−電気変換手段である
マイクロホン６と、該音響−電気変換手段であるマイク
ロホン６の出力信号に当該手段からの出力信号が上記発
音手段であるヘッドホンユニット４から発音されること
により外部から耳道に到達する騒音を低減するような特
性を付加する特性伝達手段５（制御回路３及び可変利得
増幅回路４）と、騒音レベルが小さいときに騒音低減量
を小さくするように上記特性伝達手段５（内の例えば可
変利得増幅回路４の利得）を制御する制御手段であるレ
ベル検出回路等の利得制御回路９とを備え、上記特性伝
達手段５からの出力信号を上記発音手段であるヘッドホ
ンユニットｌＯに供給するようにしたことにより上述の
課題を解決している。
〔作　用〕
本発明にかかる騒音低減装置によれば、利得制御回路９
にて特性伝達手段５を制御することにより、外部騒音が
大きいときは騒音低減量を多くし、該外部騒音が小さい
ときは騒音低減量を小さくするようにヘッドホンユニッ
ト１０を駆動制御し、外部騒音が小さいときに騒音低減
量を多くしてしまったときに起こる、所謂「耳のつまる
感じ」等の不快感を防止することができる。
〔実施例〕
以下、本発明にかかる騒音低減装置の実施例について図
面を参照しながら説明する。
第１図は本発明にかかる騒音低減装置を、外部騒音と同
じ周波数スペクトルで位相の反転した信号を発音するこ
とにより該外部騒音を打ち消す、所謂キャンセル型の騒
音低減装置に適用した第１の実施例を示すブロック図で
ある。
この第１図において、音響入力端１に入力された音響的
な外部騒音が音響−電気変換手段であるマイクロホン２
に供給されることにより、該外部騒音が電気的な信号に
変換される。このマイクロホン２からの出力信号は、制
御回路３及び可変利得増幅回路４から成る特性伝達手段
５に供給されている。上記制御回路３は、マイクロホン
２からヘッドホンユニット１０までの間の回路全体とし
て、外部騒音が耳に到達する間の音響的な周波数特性に
対応し且つ位相を反転させるような周波数特性及び位相
特性を実現するためのものである。
上記可変利得増幅回路４は、マイクロホン２からの出力
信号の外部騒音のレベルを検波（例えば実行値検波）す
る利得制御回路９からの制御信号が入力されており、こ
の制御信号に応じて特性伝達手段５内の可変利得増幅回
路４の利得（増幅度）を可変している。特性伝達手段５
からの出力信号は第１の電気信号として加算器６に供給
される。
この加算器６には外部からの、例えば携帯用ヘッドホン
プレーヤ等からの再生信号が第２の電気信号として入力
端子７及び増幅回路８を介して供給されており、該加算
器６は上記特性伝達手段５の出力信号である第１の電気
信号と該再生信号である第２の電気信号を加算（電気的
に加算）しヘッドホンユニット１０に供給する。ヘッド
ホンユニットｌＯは、加算器６から供給された信号を電
気−音響変換し音響信号として発音する。この発音され
た音響信号は、音響特性ブロック１２からの音響的な信
号と加算手段１１において加算（音響的に加算）され、
耳道に相当する音響出力端子１３に供給され゛る。上記
音響特性ブロック１２は、音響入力端１と音響出力端１
３との間の音響特性を示している。すなわち、外部騒音
が耳道に到達するまでに、例えば耳１頭等の形状により
、または、ヘッドホンユニット１０を介したりするため
周波数スペクトルが変化する。この音響的な周波数特性
を音響回路的なブロックとして表したものである。
第２図は上記第１の実施例の騒音低減装置をインナ型ヘ
ッドホン装置に適用した使用状態を示す背面図であり、
第３図は第２図のＡ−Ａ線断面図である。なお、この第
２図及び第３図において第１図と同様の箇所には同符号
を付した。
この第２図及び第３図において、インナ型ヘッドホン装
置は、ヘッドホンユニットエ０の筐体１０ａに発音体１
０ｂ及びマイクロホン２を内蔵することにより、耳２１
に装着したときに発音体１０ｂ及びマイクロホン２が該
耳２１の近傍に設けられるようになっている。そして、
発音体１０ｂをメツシュ１０ｃで覆い、発音体１０ｂに
接続されているリード線１０ｄ及びマイクロホン２に接
続されているリード線１０ａをリード引き出し部１０ｅ
から引き出している。
このようなインナ型ヘッドホン装置を耳２１に装着した
状態において、外部騒音は耳道２２の近傍に設けられた
マイクロホン２により収音されて音響−電気変換され、
電気的な信号となって第１図に示す特性伝達手段５内の
制御回路３に入力される。
制御回路３は、マイクロホン２からの出力信号を上述の
ような周波数特性で位相を反転させるように制御する。
そして、この制御回路３からの出力信号は可変利得増幅
回路４に入力される。この可変利得増幅回路４には、上
記マイクロホン２から出力される外部騒音のレベルを検
出し、この騒音レベルに応じた信号を出力する利得制御
回路９からの制御信号が入力されている。すなわち、利
得制御回路９は、上記検出した騒音レベルが大きいとき
には可変利得増幅回路４の利得（増幅度）を大きくし、
逆に騒音レベルが小さいときには可変利得増幅回路・４
の利得を小さくするような制御信号を出力している。こ
の利得制御回路４及び特性伝達手段５により、後述する
ように外部騒音のレベルに応じた騒音低減を実現してい
る。このように外部騒音のレベルに応じた騒音低減処理
をされた信号は、第１の電気信号として加算器６に供給
され、入力端子７及び増幅回路８を介して別に供給され
る、例えば携帯用ヘッドホンプレーヤ等からの再生信号
である第２の電気信号と電気的に加算される。この加算
された第１及び第２の電気信号は、電気−音響変換手段
であるヘッドホンユニットｌＯより電気的な信号から音
響的な信号に変換され発音される。この発音された音響
信号は、加算手段１１において上記音響特性ブロック１
２を介して到達した外部騒音と音響的に加算される。
このとき、ヘッドホンユニット１０から発音される音響
信号のうち上記第１の電気信号に対応する音響成分は、
外部から耳道２２に到達する外部騒音に対して同じ周波
数スペクトルを有し、且つ、位相が反転された信号であ
るため、耳道２２に到達する外部騒音を低減する働きを
する。これと同時にこの第１の電気信号に対応する音響
成分のレベルは、外部騒音レベルに応じて制御されるか
ら、外部騒音レベルに応じて騒音低減量が変化すること
になる。具体的には、外部騒音のレベルが太きいときは
可変増幅回路４の利得を大きくすることで該騒音低減量
を多くし、逆に外部騒音のレベルが小さいときは可変増
幅回路４の利得を小さくして騒音低減量を少なくしてい
る。この場合、外部騒音の低いときに外部騒音低減量を
大きくし過ぎることがないため、前述したような「耳が
つまる感じ」の不快感を生ずることない、そして、外部
騒音レベルに応じて制御される適度な騒音低減量の下に
、上記第２の電気信号を電気−音響変換した再生音響信
号を良好な状態で聴取することができる。
すなわち、上記音響入力端１の音圧をＮ、マイクロホン
２の伝達関数をＭ、制御回路３の伝達関数をβ、増幅回
路（可変利得増幅回路）４の伝達関数をＡ１．増幅回路
８の伝達関数をＡ！、ヘッドホンユニット１つの伝達関
数をＨ１音響特性ブロック１２の伝達関数をＦ、音響出
力端１３の音圧をＰで表すとき、音圧Ｐは、 Ｐ−Ａ、Ｈ３＋（Ｆ＋Ａ、ＨＭβ）Ｎ と表される。なお、各伝達関数Ｍ、β、Ａ、、Ａ、、Ｈ
，Ｆは周波数領域で表している。この式から、増幅回路
４の伝達関数であるＡ、を変化させることにより信号成
分Ｓに関係なく外部騒音Ｎを変化することができる。こ
こで、耳道２２の音圧Ｐを０とするためには外部騒音の
音圧Ｎの係数を０にすればよい、従って、制御回路３の
伝達間数βを、０−Ｆ＋Ａ、ＨＭβ β零−Ｆ／Ａ、）ＩＭ とすれば、原理的には騒音を０にすることができるが、
増幅回路４の伝達関数Ａ、（の利得）は可変であり、制
御回路３の伝達関数βは固定であるから、Ａ、の代わり
に固定値Ａ１Ｆを用いて上記βを書き直すと、 βニーＦ　／　Ａ　ｌｒ　ＨＭ となり、音響出力端１３の音圧Ｐは、 −ＡｚＨＳ　＋　Ｆ　（１−（Ａｔ／Ａ□））Ｎとなる
。この式において、増幅回路４の利得Ａ。
をＡ１ｒ以下の範囲で増減制御すれば、Ａ、の値が小さ
いときから増大してＡＩＦに近付く程、上式中の外部騒
音Ｎの項がＯに近付いてゆき、信号成分Ｓのレベルに影
響を与えることなく騒音低減量を変化させることができ
る。そして利得制御回路９によって、外部騒音のレベル
が小さいとき、可変利得増幅回路８の利得Ａ１を小さく
するように制御し、所謂具がつまるような不快感の発生
を回避している。
第４図は本発明にかかる騒音低減装置を、外部騒音をマ
イクロホンにて電気信号に変換して負帰還する、所謂サ
ーボ型の騒音低減装置に適用した第２の実施例を示すブ
ロック図である。
この第４図において、入力端子２１及び加算器２２を介
して、例えば携帯用ヘッドホンプレーヤ等からの電気的
な再生信号が可変利得増幅回路２３に入力される。なお
、この可変利得増幅回路２３及び後に説明する制御回路
２９で特性伝達手段３１を構成している。この可変利得
増幅回路２３からの出力信号はヘッドホンユニット２４
に供給され、音響的な再生信号として発音される。この
発音された音響的な再生信号は加算手段２５において、
音響入力端２６から入力される外部騒音と加算（音響的
に加算）される、この音響的に加算された信号はマイク
ロホン２７により収音され、音響−電気変換される。マ
イクロホン２７からの出力信号は、該マイクロホン２７
の出力信号から外部騒音のレベルを検波（例えば実行値
検波）し、この検出したレベルに応じた制御信号を上記
可変利得増幅回路２３に出力する利得制御回路２８と、
該マイクロホン２７からの出力信号を負帰還制御し上記
加算器２２に供給する制御回路２９とに供給される。制
御回路２９は、上述のようにマイクロホン２７からの出
力信号を負帰還制御し負帰還信号として加算器２２に供
給する。そして、加算器２２において入力端子２１を介
して入力される上記携帯用ヘッドホンプレーヤからの電
気的な再生信号と加算される。この加算された信号は、
上記利得制御回路２８から供給される制御信号によって
利得が変化する可変利得増幅回路２３において、例えば
利得制御回路２８が検出した外部騒音レベルが大きい場
合は大きい利得で、逆に外部騒音レベルが小さいときは
小さい利得で増幅され、ヘッドホンユニット２４にて発
音される。ヘッドホンユニット２４では、上述のように
上記携帯用ヘッドホンプレーヤからの再生信号及び外部
騒音を負帰還制御した負帰還信号を同時に発音するため
、音響入力端２６を介して入力される外部騒音が負帰還
信号により相殺されるように動作し、音響出力端３０か
らは該携帯用ヘッドホンプレーヤからの再生信号の音響
信号のみを明瞭に聴取することができる。
ここで、上記音響入力端２６の音圧をＮ、マイクロホン
２７の伝達関数をＭ、制御回路２９の伝達関数をβ、可
変増幅回路２３の伝達関数をＡ、ヘッドホンユニット２
４の伝達関数をＨ１音響出力端３０の音圧をＰで表すと
き、音圧Ｐは、１　＋ＡＨＭβ　　　１　＋ＡＨＭβ と表される。なお、各伝達関数Ｍ、β、Ａ、、Ａ、、Ｈ
，Ｆは周波数領域で表している。このとき、ｌ　ＡＨＭ
β＋＞ｉであれば、外部騒音Ｎは１／ＡＨＭβに、再生
信号は１／Ｍβとなる。これかられかるようにｌ　ＡＨ
Ｍβ１）１の条件を満足すれば耳道の音圧Ｐのうち、再
生信号は上記可変増幅回路２３の伝達関数Ａ及びヘッド
ホンユニット２４の伝達関数Ｈに左右されず、外部騒音
のみを可変することができる。すなわち、可変増幅回路
２３の利得Ａをｌ　ＡＨＭβ１）１を満足する条件の下
で可変することにより、再生信号レベルに関係なく負帰
還制御した外部騒音である負帰還信号のレベルを可変す
ることができる。この場合には、外部騒音が大きいとき
可変増幅回路２３の利得を大きくし騒音低減量を多くし
、逆に外部騒音の小さいときは可変増幅回路２３の利得
を小さくし騒音低減量を少なくすることにより、上述し
たように、所謂耳がつまるような不快感を生ずることが
なく再生信号を聴取することができる。
なお、本発明にかかる騒音低減装置は、上記実施例のみ
に限定されるものではなく、例えば、上記外部騒音のレ
ベル検出用マイクロホンを外部騒音収音用のマイクロホ
ンとは別に設けてもよい。
また、上記外部から入力される電気信号（第２の電気信
号）としては、携帯用ヘッドホンプレーヤ等からの再生
信号に限定されず、例えば飛行機と地上との間等での交
信信号や、電話器の受話信号等でもよく、この場合の適
用装置は、所謂ヘッドセットや電話器の送受話器等とな
る。さらに、上記外部からの信号が入力されない、騒音
低減専用の装置に適用してもよいことは勿論である。
〔発明の効果〕
本発明に係る騒音低減装置によれば、外部騒音の低減量
を外部騒音レベルに応じて制御することができ、外部騒
音レベルが大きいときは騒音低減量を大きく、外部騒音
レベルが小さいときは騒音低１７ｆｉｌを小さく制御す
ることにより、外部騒音を低減し過ぎたときに生ずる不
快感、すなわち耳が圧迫されるような不快感を防止する
ことができ、高騒音下では騒音低減が充分になされて、
騒音環境に応じた適切な騒音低減が実現される。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明にかかる騒音低減装置の第１の実施例の
ブロック図、第２図は該実施例の騒音低減装置をインナ
型のヘッドホン装置に適用した場合の使用状態を示す背
面図、第３図は第２図のＡ−Ａ線断面図、第４図は本発
明にかかる騒音低減装置の第２の実施例のブロック図で
ある。 １．２６・・・・・音響入力端 ２１２７・・・・・マイクロホン ３．２９・・・・・制御回路 ４．２３・・・・・可変利得増幅回路 ５．３１・・・・・特性伝達手段 ６．２２・・・・・加算器 ７．２１・・・・・入力端子 ９．２８・・・・・利得制御回路 ｔｏ、２４・・・・・ヘッドホンユニット１１．２５・
・・・・加算手段 １２・・・・・・・・音響特性ブロック１３．３０・・
・・・音響出力端 特 許 出 願 人 ソニー株式会社

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 装着時において耳の近傍に設けられた発音手段と、 該発音手段の近傍に設けられた音響−電気変換手段と、 該音響−電気変換手段の出力信号に当該手段からの出力
    信号が上記発音手段から発音されることにより外部から
    耳道に到達する騒音を低減するような特性を付加する特
    性伝達手段と、 騒音レベルが小さいときに騒音低減量を小さくするよう
    に上記特性伝達手段を制御する制御手段とを備え、 上記特性伝達手段からの出力信号を上記発音手段に供給
    するようにしたことを特徴とする騒音低減装置。
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