JPH09168195A - ハウリング防止回路及び補聴器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 マイクロホンとスピーカーが近接している場
合にハウリングを防止する有効な方法がなかった。 【解決手段】 遅延回路により音響信号を一定時間遅延
させ、スピーカーからマイクロホンに音響的に帰還され
る音信号と位相が逆の信号を帰還回路により電気的に帰
還させることによってハウリングを防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はマイクロホンとスピ
ーカーの間で起こる発振現象であるハウリングを防止す
る回路で、特にマイクロホンとスピーカーの位置が近接
していて、しかもその関係位置が固定されている場合に
有効なハウリング防止回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来はマイクロホンとスピーカーが近接
しているシステムでは有効なハウリング防止回路がなか
った。マイクロホンとスピーカーが近接している場合
は、スピーカーからマイクロホンに音響によって大きな
量の信号が帰還されるので、位相関係が正帰還となる周
波数の所で容易に発振、所謂ハウリング、が起こる。こ
れを防ぐために、出力端から入力端に負帰還になるよう
な電気信号を帰還すると、ハウリングは防げるが、マイ
クロホンに入る外部からの正規の信号音も同時に負帰還
を受けて、スピーカーから十分大きい信号音が得られな
くなる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このような訳で、例え
ば補聴器のようにマイクロホンとスピーカーが非常に近
接しているようなものでは、ピーピーと言う発振音がし
ばしば発生して使用者を悩ませていたが、簡便で有効な
防止方法が無く、一般にはハウリング防止方法は施され
ていなかった。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明では、スピーカー
からマイクロホンに帰還される音信号と、外部音源から
マイクロホンに入る音信号とを分離して、前者にだけ負
帰還をかけると言う方法で問題を解決する。その分離の
ために、外部空間からマイクロホンに入ってくる信号が
増幅されてスピーカーに至るまでの電気回路の中に、信
号を遅延させる遅延回路を設け、マイクロホンに入った
信号がスピーカーを経て再びマイクロホンに帰還される
までに一定の時間を置くようにする。

【０００５】また出力端からスピーカーに与えられる信
号の一部を、スピーカーからマイクロホンに音を通じて
帰還される信号と逆位相となるように、電気的に入力端
に帰還する帰還回路を、出力端と入力端との間に設けて
いる。

【０００６】

【発明の実施の形態】図１は本発明の実施形態の基本的
な構成を示す回路図である。１はマイクロホン、２は増
幅器、３は遅延回路、４はスピーカー、５は帰還回路、
６は入力端、７は出力端、である。

【０００７】図に従って本発明の実施形態を説明する。
外部音源からマイクロホン１に音信号が入力すると、マ
イクロホン１はこれを音響信号に変換し、マイクロホン
１から入力端６に入った音響信号は増幅器２を通って増
幅され、遅延回路３に入る。この遅延回路３の遅延時間
をｔ秒とすると、マイクロホン１に入る音の信号はｔ秒
前にマイクロホン１に入って現在スピーカー４から出て
きた音と、現在外部音源から新しく与えられた音の重畳
されたものである。

【０００８】スピーカー４から出てくる音は、ｔ秒前に
マイクロホン１に入った音が増幅されて出て来たもの
で、この音はスピーカー４とマイクロホン１の間の空間
を通ってマイクロホン１に入る。同時に出力端７からス
ピーカー４に与えられた音響信号と同じ信号が帰還回路
５を通して入力端６に加えられる。

【０００９】この帰還回路５は、スピーカー４からマイ
クロホン１に音響的に帰還される信号と、大きさが同じ
で位相が逆になる信号が入力端に電気的に加えられるよ
うに構成される。この帰還回路５による負帰還によっ
て、スピーカー４からマイクロホン１に回り込む音信号
は打ち消される。従ってこの回り込みによるハウリング
は防止される。

【００１０】一方外部の音場によってマイクロホン１か
ら入力端６にもたらされる信号は、その時よりｔ秒前に
マイクロホン１に入って、遅延回路３と帰還回路５を経
て入力端６に表われている信号と、ｔ秒と言う時間差の
為に、全く無関係であるから負帰還の影響を受けない
で、そのまま増幅器２を通って増幅されｔ秒後に出力端
７を出てスピーカー４を動作させる。

【００１１】このようにして、スピーカー４からマイク
ロホン１への音響的回り込みによるハウリングは防止さ
れ、しかも現在音場にある増幅すべき音は正常に増幅さ
れてｔ秒後にスピーカー４から出力される。

【００１２】このハウリング防止方法が旨く動作するに
は、帰還回路５の伝送特性が、スピーカー４からマイク
ロホン１への空間を通っての伝送特性と、同じようにな
っていることが必要である。

【００１３】例えば、スピーカー４からマイクロホン１
へ音が伝わるには、その間の空間を伝わって行かねばな
らないので有限の時間がかかるが、この間の距離が一定
していると、一定の時間だけ遅れる。これと同じ時間が
出力端７から帰還回路５を通って入力端に電気的に帰還
されるときにもかかるように帰還回路５を構成する。

【００１４】同じ理由から、帰還回路５の周波数特性
も、スピーカー４とマイクロホン１の合成された周波数
特性とほぼ同じように構成される。勿論帰還回路５の信
号の位相は、音響的にマイクロホン１に帰還される信号
と逆の位相になるようにする。

【００１５】遅延回路３は出来るだけ平坦な周波数特
性、換言すれば高忠実度の特性で時間だけ遅延させる回
路が望ましい。

【００１６】上記のような手段を用いると、スピーカー
４から音響的にマイクロホン１に帰還される音信号と、
外部の音源からマイクロホン１に入る信号は、遅延回路
３の作用によって分離される。スピーカー４から音響的
にマイクロホン１に帰還される音信号とほぼ同じ信号だ
けが出力端７から電気的に入力端６に逆位相で帰還され
て、入力端６でこの二つの信号が相殺されて、ハウリン
グの原因が根本的に取り除かれる。

【００１７】一方外部音源からマイクロホン１に入って
きた音によって作られる音響信号は、遅延回路３を通過
して一定時間後に出力端７に至るのであるから、或る時
点で入力端６に入った外部音源による信号は、その時点
で出力端７から出力されている、遅延回路による遅延時
間だけ前に入力された信号とは全く関係がないので、そ
の時点における電気的な負帰還の中には、その時点にお
ける外部音源からの音による入力信号は含まれていな
い。

【００１８】即ち外部音源からの音による信号は、負帰
還の影響をうけることなく、十分に増幅されてスピーカ
ー４から出力される。このようにしてスピーカーからマ
イクロホンに入る音によるハウリングは防止されて、し
かも増幅すべき正規の音は十分に増幅される増幅器が得
られる。

【００１９】尚、上記の説明において、同じという言葉
を使用しているが、同じという意味は厳密に全く同じ場
合だけでなく、ほぼ同じと認識される類似の場合を含む
もので、本発明の趣旨に合致している限り、同じと解釈
して使用している。以下の場合も同じである。

【００２０】図２は本発明の他の実施形態を示す回路図
で、デジタル回路で本発明を実現するときの１例を示す
図である。２１はアナログ増幅器、３１はＡ−Ｄ変換
器、３２はデジタルフィルター、３３はデジタルメモリ
ー、３４はＤ−Ａ変換器、はデジタル信号処理を行う帰
還回路である。

【００２１】図１に示した遅延回路３はアナログ回路で
構成することもできるが、一般的にはデジタル回路で構
成したほうが、容易に自由に正確に遅延時間を決めるこ
とができ、しかも高忠実度を容易に実現できるので好ま
しい。図２の場合、遅延回路をＡ−Ｄ変換器３１とデジ
タルメモリー３３とＤ−Ａ変換器３４で構成し、補聴器
用などの必要に応じてデジタルフィルター３２を付加す
るものである。

【００２２】図２で、マイクロホン１から入った音響信
号であるアナログ信号はアナログ増幅回路２１で増幅さ
れてからＡ−Ｄ変換器３１でデジタル信号に変えられ
て、デジタルフィルター３２を通って、デジタルメモリ
ー３３に入力される。

【００２３】このデジタルメモリー３３は例えばシフト
レジスター等の周知の回路を利用して作られ、音響信号
を遅延させる作用をする。

【００２４】デジタル信号の場合は遅延させても信号の
歪みは生じない。この遅延時間は３０〜２００ミリ秒位
が適当である。

【００２５】遅延時間をとったのちにＤ−Ａ変換器３４
で変換を行って、アナログ信号に戻してから出力端７に
送りスピーカー４を動作させる。

【００２６】そして出力端７の出力の一部は、一定の遅
延時間と、スピーカー４からマイクロホン１に音響的に
伝わる伝送特性と同じ伝送特性をもつ帰還回路５１を通
して入力端６に負帰還を行う。この帰還回路５１もデジ
タル信号処理によって行うのが便利で確実である。

【００２７】デジタルフィルター３２は、補聴器に応用
する場合に、補聴器としては不要な２００ヘルツ以下及
び８０００ヘルツ以上の音をカットすると言った用途等
に用いられる。一般的に言って、アナログよりもデジタ
ルで信号を処理したほうが、各種の処理が確実且つ容易
である。ＤＳＰ（ｄｉｇｉｔａｌ ｓｉｇｎａｌ ｐｒ
ｏｃｅｓｓｏｒ）を用いると上記のような信号処理が容
易にできる。

【００２８】上記の実施形態において、増幅器をマイク
ロホンの音響信号をすぐに増幅するように配置した例で
説明したが、一定時間遅延させた後に増幅するように遅
延回路の後に位置させても良い。

【００２９】

【発明の効果】上述したように、本発明によれば、マイ
クロホン１とスピーカー４とが近い場所に固定されてい
るような場合でも、音響信号を一定時間遅延させ、スピ
ーカーからマイクロホンに帰還される音信号を位相が逆
の信号を電気的に帰還させることにより、有効にハウリ
ングを防止でき、しかも増幅すべき正規の音は十分に増
幅されるのでその応用面は大変広い。マイクロホンとス
ピーカーを近接させて一体化した増幅器の場合でもハウ
リングを起こさないので、補聴器その他音声増幅器の用
途一般に大変有用である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態の基本構成を示す回路図

【図２】本発明の実施形態を示す回路図

【符号の説明】

１ マイクロホン ２ 増幅器 ３ 遅延回路 ４ スピーカー ５ 帰還回路 ６ 入力端 ７ 出力端 ２１ アナログ増幅器 ３１ Ａ−Ｄ変換器 ３３ デジタルメモリー ３４ Ｄ−Ａ変換器 ５１ 帰還回路

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外部音源からマイクロホンに入る音信号
   を増幅してスピーカーから音を出す装置において、遅延
   回路により音響信号を一定時間遅延させることによって
   前記外部音源からマイクロホンに入る音信号とスピーカ
   ーからマイクロホンに音響的に帰還される音信号を分離
   し、前記スピーカーからマイクロホンに帰還される音信
   号と位相が逆の信号を帰還回路により電気的に帰還させ
   ることを特徴とするハウリング防止回路。
2. 【請求項２】 外部音源からの音信号が入力するマイク
   ロホンと、 前記マイクロホンから出力される音響信号を増幅する増
   幅器と、 音響信号を一定時間遅延させる遅延回路と、 前記一定時間遅延された音響信号により音信号を出力す
   るスピーカーと、 前記マイクロホンの出力側に設けた入力端と、 前記スピーカーの入力側に設けた出力端と、 前記スピーカーから前記マイクロホンに音響的に帰還さ
   れる音信号と位相が逆の信号を前記出力端から前記入力
   端に電気的に帰還する帰還回路とを備えたことを特徴と
   するハウリング防止回路。
3. 【請求項３】 前記遅延回路がアナログ回路でなる請求
   項１又は請求項２記載のハウリング防止回路。
4. 【請求項４】 前記遅延回路がデジタル回路でなる請求
   項１又は請求項２記載のハウリング防止回路。
5. 【請求項５】 前記デジタル回路がＡ−Ｄ変換器とデジ
   タルメモリーとＤ−Ａ変換器とを備えた請求項４記載の
   ハウリング防止回路。
6. 【請求項６】 前記帰還回路が前記スピーカーから前記
   マイクロホンに音信号が伝わる伝送特性と同じ伝送特性
   を持つ請求項１から請求項５のいずれかに記載のハウリ
   ング防止回路。
7. 【請求項７】 請求項１から請求項６のいずれかに記載
   のハウリング防止回路を有し、前記マイクロホンと前記
   スピーカーが近接した位置に配置され、かつその位置関
   係が固定されていることを特徴とする補聴器。