JPH08123438A - 消音装置 - Google Patents

消音装置

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JPH08123438A
JPH08123438A JP6262944A JP26294494A JPH08123438A JP H08123438 A JPH08123438 A JP H08123438A JP 6262944 A JP6262944 A JP 6262944A JP 26294494 A JP26294494 A JP 26294494A JP H08123438 A JPH08123438 A JP H08123438A
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JP
Japan
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sound
signal
noise
speaker
sound wave
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Withdrawn
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JP6262944A
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English (en)
Inventor
Naoya Azuma
直哉 東
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Panasonic Electric Works Co Ltd
Original Assignee
Matsushita Electric Works Ltd
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Publication date
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  • Headphones And Earphones (AREA)
  • Soundproofing, Sound Blocking, And Sound Damping (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【目的】装着した場合の不快感を低減し使い勝手を向上
させる。 【構成】音場内の音波をスピーカ1により検出する。ス
ピーカ1の出力信号は加算器5を経てローパスフィルタ
2に入力される。ローパスフィルタ2は出力信号から騒
音信号だけを周波数弁別して増幅器3に出力する。増幅
器3で増幅された騒音信号が位相反転回路4によって位
相反転される。位相反転された騒音信号がスピーカ1の
駆動信号となり、スピーカ1からは音場内の騒音の逆位
相の音波が送出され、音場内の騒音が干渉作用によって
消音される。したがって、従来のスピーカとマイクロフ
ォンを用いる構成に比べて、小型化及び軽量化を図るこ
とができ、使い勝手を向上させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、音場内の音波を音響変
換部によって検出するとともに音響変換部の出力信号か
ら弁別した騒音信号を位相反転して音響変換部で音波に
変換し、音響変換部から送出された音波を音場内の音波
に干渉させることによって音場内の音波を消音するよう
にした消音装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来より、図3に示すように、略U形の
ヘッドフォンアーム10の両端にスピーカ11とマイク
ロフォン12とを具備するヘッドフォンユニット13を
設け、マイクロフォン12によって音場内の音波を検出
するとともにマイクロフォン12の出力信号に基づいて
信号処理回路部14において生成した駆動信号によりス
ピーカ11を駆動し、スピーカ11から送出された音波
を音場内の音波に干渉させることによって音場内の音波
を消音するようにし、騒音を低減して人が必要な音だけ
を聞けるようにした所謂ヘッドセット型の消音装置が知
られている(特開平2−228195号公報)。図4に
示すように、信号処理回路部14は、マイクロフォン1
2からの出力信号に含まれる騒音を周波数弁別するため
のローパスフィルタ15と、ローパスフィルタ15から
出力される騒音信号を増幅する増幅器16と、増幅後の
騒音信号を位相反転するインバータ17とを備え、イン
バータ17の出力をヘッドフォンユニット13のスピー
カ11駆動信号としている。
【0003】つまり、ヘッドフォンユニット13が人の
耳の部分に装着された状態でマイクロフォン12により
検出される音場内の音(図4におけるS’+N’)に
は、一般に人の話し声や電話の呼出音などの本来人の耳
に聞こえるべき必要な音(同図におけるS’)だけでな
く、周囲環境により発生している消音すべき騒音(同図
におけるN’)が含まれている。また、上記のような必
要な音(S’)は、ある決まった周波数帯域(例えば、
1kHz以上)の音であることが多い。そこで、マイク
ロフォン12の出力信号から上記必要な音(S’)のみ
をローパスフィルタ15によってカットし、それ以外の
音すなわち消音すべき音(N’)に対応した周波数成分
の信号(騒音信号)を取り出して増幅するとともに位相
反転し、位相反転された騒音信号によりヘッドフォンユ
ニット13のスピーカ11を駆動して、音場内の騒音と
位相が反転した音(−N’)を送出して干渉させること
により騒音(N’)を消音している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来構
成では、スピーカ11とマイクロフォン12とを具備し
たヘッドフォンユニット13を2つ備えており、しか
も、消音装置にのみ使用されるものであるため、一般に
使用されているステレオやラジオなどのオーディオ機器
用のヘッドフォンやイヤフォンなどをそのまま同時に使
用することができず、また、ヘッドフォンユニット13
が一般に大型であるため、装着したときに重量感や不快
感を感じるという問題があった。
【0005】本発明は上記問題点の解決を目的とするも
のであり、装着した場合の不快感を低減し使い勝手を向
上させた消音装置を提供しようとするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、上記
目的を達成するために、音場内の音波を検出し電気信号
に変換して出力するとともに入力信号を音波に変換して
音場内に送出する音響変換部と、音響変換部の出力信号
を周波数弁別し騒音となる周波数成分を騒音信号として
取り出す周波数弁別部と、この騒音信号を増幅する増幅
部と、増幅後の騒音信号の位相を反転する反転部とを備
え、増幅された騒音信号を音響変換部の出力信号に加算
するとともに位相反転された騒音信号を音響変換部で音
波に変換して音場内に送出することを特徴とする。
【0007】請求項2の発明は、請求項1の発明におい
て、音響変換部には音波と電気信号とを可逆的に変換す
るスピーカを具備したことを特徴とする。
【0008】
【作用】請求項1の発明の構成では、音場内の音波を検
出し電気信号に変換して出力するとともに入力信号を音
波に変換して音場内に送出する音響変換部と、音響変換
部の出力信号を周波数弁別し騒音となる周波数成分を騒
音信号として取り出す周波数弁別部と、この騒音信号を
増幅する増幅部と、増幅後の騒音信号の位相を反転する
反転部とを備え、増幅された騒音信号を音響変換部の出
力信号に加算するとともに位相反転された騒音信号を音
響変換部で音波に変換して音場内に送出するようにした
ので、音響変換部にて音波を検出するとともに消音用の
音波を送出することができ、消音装置の小型化、軽量化
を図って重量感や不快感を低減することができる。ま
た、小型軽量であるために、一般のオーディオ機器用の
ヘッドフォンやイヤフォンと併用することが可能とな
り、使い勝手が向上するものである。
【0009】請求項2の発明の構成では、音響変換部に
は音波と電気信号とを可逆的に変換するスピーカを具備
したので、従来のスピーカとマイクロフォンとを1つの
音響変換部にて兼用して騒音を消音することができ、消
音装置をさらに小型、軽量にすることができる。
【0010】
【実施例】以下、本発明の実施例を図1及び図2を参照
して詳細に説明する。図1は本実施例の消音装置を示す
ブロック構成図、また、図2は回路構成図であり、人の
耳の部分に装着される音波検出送出ユニットAと、信号
処理部Bとを備えている。実際の構造については、2つ
の音波検出送出ユニットAを従来例のようにヘッドフォ
ンアーム10の両端に取着して所謂ヘッドセット型とし
てもよいし、あるいは1つの音波検出送出ユニットAだ
けで所謂イヤフォン型としてもよい。
【0011】音波検出送出ユニットAは、音場内の音波
を検出して電気信号に変換する音響変換部たるスピーカ
1を具備しており、本実施例ではこのスピーカ1は音波
と電気信号とを可逆的に変換可能なものである。一方、
信号処理ユニットBは、スピーカ1の出力信号を周波数
弁別し騒音となる周波数成分を騒音信号として取り出す
周波数弁別部たるローパスフィルタ2と、ローパスフィ
ルタ2から出力される騒音信号を増幅する増幅器3と、
増幅後の騒音信号の位相を反転する反転部たる位相反転
回路4と、スピーカ1の出力信号と位相反転回路4にて
位相反転された騒音信号とを、増幅器3から出力された
位相反転前の騒音信号に加算する加算器5とを備え、位
相反転回路4から出力される位相反転された騒音信号を
スピーカ1の駆動信号として音波検出送出ユニットAに
出力している。
【0012】ローパスフィルタ2は、オペアンプIC1
を用いた所謂マルチプルフィードバック型のアクティブ
フィルタから成るものであり、その入力端には信号の直
流成分を除去するためのコンデンサC1 が接続されてい
る。このローパスフィルタ2の遮断周波数は、オペアン
プIC1 の反転入力端子に接続された抵抗R1 〜R3
びコンデンサC2 ,C3 の値を適宜選択することにより
設定することができ、本実施例では、従来例と同様に遮
断周波数を1kHzとしてある。
【0013】また、増幅器3はオペアンプIC2 から成
る反転増幅器であって、ローパスフィルタ2からの騒音
信号を増幅している。ここで、増幅器3においては増幅
とともに極性反転が行われており、ローパスフィルタ2
において極性反転された騒音信号が増幅器3で増幅され
ることにより元の信号と同極性になる。位相反転回路4
は、反転増幅器を構成するオペアンプIC3 と、オペア
ンプIC3 の出力端にベースが並列に接続された2つの
トランジスタQ1 ,Q2 と、共通接続されたトランジス
タQ1 ,Q2 のエミッタから直流分除去のコンデンサC
4 を介して位相反転された騒音信号(スピーカ1の駆動
信号)を出力するようにしてある。2つのトランジスタ
1 ,Q2 のうち、トランジスタQ1 はNPN型であっ
て、コレクタには電源電圧Vccが供給されている。ま
た、トランジスタQ 2 はPNP型であって、コレクタが
接地されている。つまり、オペアンプIC3の出力が正
の場合にはトランジスタQ1 が導通、トランジスタQ2
が不導通し、オペアンプIC3 の出力と同極性の信号が
出力され、反対に、オペアンプIC3の出力が負の場合
にはトランジスタQ1 が不導通、トランジスタQ2 が導
通し、オペアンプIC3 の出力と反対の極性の信号が出
力される。したがって、これら2つのトランジスタ
1 ,Q2 を介して位相反転された騒音信号を出力する
ようにしたから、位相反転回路4において入力側と出力
側とを分離し、入力信号が出力側からの信号(スピーカ
1の出力信号)の影響を受けるのを防止している。
【0014】また、加算器5はオペアンプIC4 を備
え、オペアンプIC4 の反転入力端を接地するととも
に、非反転入力端をそれぞれ抵抗R4 ,R5 を介して位
相反転回路4の入力端と出力端とに接続してある。すな
わち、オペアンプIC4 には、位相反転回路4において
位相反転された騒音信号と、スピーカ1の出力信号と、
増幅器3の出力(位相反転される前の騒音信号)とが入
力され、これらの信号が加算されてローパスフィルタ2
に入力される。
【0015】ここで、周囲環境により発生している消音
すべき騒音をN’、人の話し声や電話の呼出音等の必要
な音をS’とし、スピーカ1にて変換された騒音N’の
電気信号(騒音信号)をN、必要な音S’の電気信号を
Sとすると、図1に示すように、スピーカ1から出力さ
れるのはS+Nの信号であって、加算器5にはこの出力
信号S+Nと位相反転回路4の出力信号−G・Nとの和
(S+N−G・N)が入力される。なお、Gは増幅器3
の利得である。そして、加算器5において上記和の信号
S+N−G・Nと増幅器3の出力G・Nとが加算される
ため、結局ローパスフィルタ2にはスピーカ1の出力信
号S+Nだけが入力される。さらに、信号Sと騒音信号
Nとは異なる周波数帯域を有する信号であるから、ロー
パスフィルタ2において必要な音S’に対応する信号S
を遮断し増幅器3に騒音信号Nのみを入力する。そし
て、最終的には、スピーカ1に入力される駆動信号は、
増幅器3にて増幅された騒音信号G・N’を位相反転し
た騒音信号−G・N’となる。利得Gはスピーカ1の電
気−音響変換効率に合わせてあるから、スピーカ1から
音場内に−N’の音波が送出され、人の耳に届く音波
S’+N’と干渉して騒音N’を打ち消すことにより騒
音N’が消音され、人の耳には必要な音S’だけが届く
のである。
【0016】上記構成によれば、従来例のようにスピー
カ11とマイクロフォン12とを備えたヘッドフォンユ
ニット13を用いることなく、音響変換部たるスピーカ
1によりスピーカ11とマイクロフォン12とを兼用す
ることができるから、消音装置の小型化及び軽量化を図
ることができ、ヘッドセット型やイヤフォン型の場合に
は装着したときの重量感や不快感を低減することができ
る。また、小型・軽量になることで、一般に使用されて
いるステレオやラジオなどのオーディオ機器用のヘッド
フォンと併用することができる。さらに、オーディオ入
力端子を設けてオーディオ信号を入力するようにすれ
ば、一般のヘッドフォンやイヤフォンをそのまま消音装
置として兼用することも可能である。
【0017】なお、本実施例においては、ローパスフィ
ルタ2における遮断周波数を1kHzとしたが、これに
限定する主旨ではなく、消音すべき音の周波数や必要な
音の周波数に応じて適宜設定すればよい。
【0018】
【発明の効果】請求項1の発明は、音場内の音波を検出
し電気信号に変換して出力するとともに入力信号を音波
に変換して音場内に送出する音響変換部と、音響変換部
の出力信号を周波数弁別し騒音となる周波数成分を騒音
信号として取り出す周波数弁別部と、この騒音信号を増
幅する増幅部と、増幅後の騒音信号の位相を反転する反
転部とを備え、増幅された騒音信号を音響変換部の出力
信号に加算するとともに位相反転された騒音信号を音響
変換部で音波に変換して音場内に送出するようにしたの
で、音響変換部にて音波を検出するとともに消音用の音
波を送出することができ、消音装置の小型化、軽量化を
図って重量感や不快感を低減することができるという効
果がある。また、小型軽量であるために、一般のオーデ
ィオ機器用のヘッドフォンやイヤフォンと併用すること
が可能となり、使い勝手が向上するという効果がある。
【0019】請求項2の発明は、音響変換部には音波と
電気信号とを可逆的に変換するスピーカを具備したの
で、従来のスピーカとマイクロフォンとを1つの音響変
換部にて兼用して騒音を消音することができ、消音装置
をさらに小型、軽量にすることができるという効果があ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例を示すブロック構成図である。
【図2】同上の回路構成図である。
【図3】従来例を示す概略構成図である。
【図4】同上のブロック構成図である。
【符号の説明】
1 スピーカ 2 ローパスフィルタ 3 増幅器 4 位相反転回路 5 加算器

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 音場内の音波を検出し電気信号に変換し
    て出力するとともに入力信号を音波に変換して音場内に
    送出する音響変換部と、音響変換部の出力信号を周波数
    弁別し騒音となる周波数成分を騒音信号として取り出す
    周波数弁別部と、この騒音信号を増幅する増幅部と、増
    幅後の騒音信号の位相を反転する反転部とを備え、増幅
    された騒音信号を音響変換部の出力信号に加算するとと
    もに位相反転された騒音信号を音響変換部で音波に変換
    して音場内に送出することを特徴とする消音装置。
  2. 【請求項2】 音響変換部には音波と電気信号とを可逆
    的に変換するスピーカを具備したことを特徴とする請求
    項1記載の消音装置。
JP6262944A 1994-10-26 1994-10-26 消音装置 Withdrawn JPH08123438A (ja)

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