KR940005040B1 - 소음 저감장치 - Google Patents

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도오루 사사끼
노부오 고바야시
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소니 가부시기가이샤
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Abstract

내용 없음.

Description

소음 저감장치
제1도는 본원 발명에 의한 소음저감장치의 기본 구성을 나타낸 블록도.
제2도는 제1도의 소음저감장치를 인너형 헤드폰장치에 적용한 경우의 사용상태를 나타낸 배면도.
제3도는 제2도의 A-A선 단면도.
제4도는 음향특성블록의 출력주파수특성도.
제5도는 마이크로폰의 출력주파수특성도.
제6도는 마이크로폰의 전달함수 M과 음향특성블록의 전달함수 F의 주파수 비를 나타낸 주파수특성도.
제7도는 본원 발명에 의한 소음저감장치의 사용시 원하는 가청신호를 청취할 수 있도록 한 구성을 나타낸 블록도.
제8도는 본원 발명의 소음저감장치를 헤드세트에 적용한 경우의 사용상태를 나타낸 단면도.
제9도는 본원 발명의 소음저감장치를 전화기의 핸드세트에 적용한 경우의 사용상태를 나타낸 일부 절결 사시도.
제10도는 본원 발명에 의한 소음저감장치의 변형 실시예를 나타낸 블록도.
본원 발명은 예를 들면 교통수단내에서나 공사현장 등의 고소음하에서 사용하여 적합한 외부 소음을 저감하기 위한 소음저감장치에 관한 것이다.
종래, 외부 소음이 심한 장소에서의 작업 등에 사용되는 소음저감장치로서, 이른바 귀걸이형의 소음저감장치가 널리 알려져 있다. 이 귀걸이형의 소음저감장치는 외부로부터의 소음을 저감하기 위해, 헤드폰컵으로 귀를 덥도록 착용하고, 그 헤드폰컵을 측두부(側頭部)에 밀착시켜서, 헤드폰컵과 측두부와의 간극으로부터 주위의 외부 소음이 들어가지 않도록 사용되고 있었다.
더 구체적으로 설명하면, 헬리콥터나 비행기의 조종사가 관제탑과 교신을 하는 경우, 조종사실내는 엔진의 소음 등 높은 소음에 노출되어 있으므로 교신내용이 잘 들리지 않는 경우가 있다. 이 때문에, 조종사는 헤드폰컵을 측두부에 밀착시켜서, 외부로부터의 소음을 저감시켜야 한다.
또, 외부소음이 높은 장소에서 휴대용 음향재생장치로부터의 재생음을 헤드폰장치로 청취하려고 하는 경우 외부소음보다 더 높게 재생음의 레벨을 올리도록 음의 볼륨을 올려야만 했다.
또한, 공중전화 등에서 외부소음이 높은 경우 상대방의 음성을 청취할 수 없을 때, 통화를 하기 위해 가능한 한 음성을 높여야 한다.
그러나, 전술한 귀걸이형 소음저감장치는 헤드폰컵과 측두부와의 간극으로부터 혼입되는 외부소음을 저감하기 위해 이 헤드폰컵을 측두부에 강하게 밀착시킬 필요가 있으며, 이 때문에 두부에 압박감이 발생하고, 또 헤드폰장치 자체도 크고 또한 무거운 것으로 되므로, 장시간 사용하기는 곤란하였다.
한편, 재생음의 청취를 용이하게 하기 위하여 재생음의 레벨을 외부소음보다 더 높이면 귀와 헤드폰장치간의 간극으로부터 재생음이 누출되어 과도하게 높여진 음레벨 때문에 주위 사람들에게 불편을 주거나, 청각에 지장을 초래하는 수가 있다.
전화기의 경우에는, 주위의 소음에 영향을 받지 않고 통화할 수 있는 전화기의 개발이 요망되고 있다.
한편, 외부소음을 저감하기 위한 소음저감장치로서는, 미합중국 특허 제4,455,675호, 제4,494,074호 및 제4,644,581호에 개시된 바와 같은 액티브형의 헤드폰장치가 공지되어 있다.
이 액티브형의 헤드폰장치에 있어서는 부귀환(負歸還)루프를 사용하여 마이크로폰유니트에 의해 외부소음으로부터 변화된 전기신호가 역위상으로 귀환되어 헤드폰유니트의 근방의 소음을 저감시키도록 되어 있다.
본원 발명의 목적은 전술한 과제를 감안하여 두부에 압박감을 발생시키지 않고, 또 귀환 루프에 의한 발진 등의 악영향을 발생하지 않고, 외부소음을 저감시킬 수 있는 소음저감장치를 제공하는데 있다.
본원 발명의 다른 목적은 외부에서 이도(耳道)에 도달하는 외부소음을 저감하여 원하는 가청신호를 명료하게 청취할 수 있는 가청신호청취장치를 제공하는데 있다.
본원 발명에 의하면, 전기-음향변환수단의 근방에 배설되고, 외부소음을 수음(收音)하는 음향-전기변환 수단과, 소정의 위상특성 및 주파수특성을 가지며, 상기 음향-전기변환수단으로부터 상기 전기-음향변환수단에 공급하는 특성전달수단으로서, 상기 음향-전기변환수단으로부터 공급된 출력으로 전달특성을 제어하는 제어회로와, 이 제어회로의 출력을 증폭하여 증폭된 신호를 상기 전기-음향변환수단에 공급하는 증폭회로를 구비하는 특성전달수단으로 이루어지며, 상기 음향-전기변환수단으로부터 상기 전기-음향변환수단으로의 전달특성을 외부소음이 이도에 도달하는 동안의 외부소음의 음향적인 주파수특성에 대해 대응하고 또한 위상을 반전시키는 전달특성으로 하고, 상기 제어회로의 전달함수를 β, 상기 증폭회로의 전달 함수를 A, 상기 전기-음향변환수단의 전달함수를 H로 할 때, 상기 제어회로의 전달특성은 β-1/AH의 관계가 성립되도록 한 것을 특징으로 하는 소음저감장치를 제공한다.
본원 발명의 상기 및 기타 목적 및 신규의 특징은 첨부 도면과 관련하여 다음의 상세한 설명에 의하여 더욱 명료하게 될 것이다. 그러나, 도면은 다만 예시적으로 나타낸 것이며, 발명의 범위를 한정하는 것은 아니라는 것을 알 수 있을 것이다.
다음에, 본원에 관한 소음저감장치의 바람직한 실시예에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다.
제1도는 본원 발명에 의한 소음저감장치의 기본구성을 나타낸 개략적인 블록도이다.
이 제1도에 나타낸 소음저감장치에 있어서, 음향입력단(1)에 입력된 음향적인 외부소음이 음향-전기변환수단인 마이크로폰(2)에 공급됨으로써, 이 외부소음이 전기적인 신호로 변환된다. 이 마이크로폰(2)으로부터의 출력신호는 제어회로(3) 및 증폭회로(4)로 이루어지는 특성전달수단(15)에 공급된다. 제어회로(3)는 외부소음이 귀에 도달하는 동안의 음향적인 주파수특성에 대응하고, 또한 위상을 반전시키는 주파수특성 및 위상특성을 실현하기 위한 것이다. 제어회로(3)로부터의 출력신호는 증폭회로(4)에서 증폭되어서 발음(發音)수단(5)에 공급된다. 발음수단(5)은 증폭회로(4)로부터의 출력전기신호를 전기-음향변환하여 음향신호로서 발음한다. 이 발음된 음향신호는 음향특성블록(6)으로부터의 음향적인 신호와 가산기(7)에서 가산(음향적으로 가산)되어, 이도(耳道)에 상당하는 음향출력단(8)에 공급된다. 상기 음향특성블록(6)은 음향입력단(1)과 음향출력단(8)사이의 음향특성을 나타내고 있다. 즉, 외부소음이 이도에 도달하기까지에, 예를 들면 귀, 머리 등의 형상에 의해, 또는 발음수단(5)을 통하기도 하므로 외부소음의 주파수스펙트럼이 변화한다. 음향특성블록(6)은 이 외부소음이 음향적인 주파수특성을 음향회로적인 블록으로서 표시하는 것이다.
제2도는 소음저감장치를 미합중국 특허 제4,736,435호에 기재된 소위 인너형헤드폰장치에 적용한 구체예의 사용상태를 나타낸 외관도이며, 제3도는 제2도의 A-A선 단면도이다. 또한, 이 제2도 및 제3도에 있어서 제1도와 같은 부호를 붙였다.
제2도 및 제3도에 있어서, 인너형 헤드폰장치는 발음수단(5)의 상자체(5a)에 발음체(5b) 및 마이크로폰(2)을 내장함으로써 귀(21)에 장착했을 때에 발음체(5b) 및 마이크로폰(2)이 이 귀(21)의 근방에 배설되도록 되어 있다. 그리고, 발음체(5b)를 메시(5c)로 덮고, 발음체(5b)에 접속되어 있는 리드선(5d) 및 마이크로폰(2)에 접속되어 있는 리드선(2a)을 리드인출부(5e)로부터 인출한다.
이와같은 인너형 헤드폰장치를 귀(21)에 장착한 상태에 있어서, 외부소음은 이도(22)의 근방에 배설된 마이크로폰(2)에 의해 수음(收音)되고, 음향-전기변환되어 전기적인 신호로서 제1도에 나타낸 제어회로(3)에 입력된다.
제어회로(3)는 마이크로폰(2)으로부터의 출력신호를 전술한 바와 같은 주파수특성으로 위상을 반전시키도록 제어한다. 그리고, 이 제어회로(3)로부터의 출력신호는 소정의 게인을 가진 증폭회로(4)에 의해 증폭되고, 전기-음향변환수단인 발음수단(5)에 의해 전기적인 신호에서 음향적인 신호로 변환되어 발음된다. 이 발음 음향신호는 가산기(7)에 있어서 상기 음향특성블록(6)을 통한 외부소음과 가산(음향적으로 가산)된다. 이때, 발음수단(5)에서 발음되는 음향신호는 상기 이도(22)에 도달하는 외부소음과 같은 주파수스펙트럼을 가지며 위상이 역으로 되기 때문에, 이 음향신호가 이도(22)에 도달하는 외부소음을 소멸시키는 작용을 한다.
즉, 상기 음향입력단(1)의 음압을 N, 마이크로폰(2)의 전달함수를 M, 제어회로(3)의 전달함수를 β, 증폭회로(4)의 전달함수를 A, 발음수단(5)의 전달함수를 H, 음향특성블록(6)의 전달함수를 F, 음향출력단(8)의 음압을 P로 표시할 때, 음압은 P는
P=(F+AHMβ) N
으로 표시된다. 또한, 각 전달함수 M, β, A, H, F는 주파수영역으로 표시되어 있다. 이도(22)의 음압 P를 0으로 하기 위해서는 외부소음의 음압 N의 계수를 0으로 하면 된다. 따라서, 제어회로(3)의 전달함수 β는
F+AHMβ=0
∴β=-F/AHM
라는 특성으로 하면 된다.
여기서, 제2도 및 제3도에 도시한 구체예와 같이, 마이크로폰(2)이 이도(22)의 근방에 배치되어 있는 경우에는 제4도에 나타낸 음향특성블록(6)의 주파수특성 F에 대하여 상기 마이크로폰(2)의 주파수특성 M은 제5도에 나타낸 바와 같이 대략 같아지고(F=M), 이때 β≒-1/AH로 된다. 즉, 이들 주파수특성 F 및 M의 비 M/F는 제6도에 나타낸 바와 같이 약 1.5kHz까지 대략 플래트하게 되며, 제어회로(3)(특성 β)로서는 발음수단(5)의 전달특성 H를 보정하는 정도의 간단한 특성으로 외부로부터 이도(22)에 도달하는 외부소음을 소멸시킬 수 있다.
전술한 실시예의 설명에서는, 본원 발명에 관한 소음저감장치를 인너형 헤드폰장치에 적용한 경우를 설명하였으나, 귀걸이형의 헤드폰장치에 적용해도 된다. 이 귀걸이형 헤드폰장치의 이어패드에 대해서는, 상기 음향특성블록(6)의 주파수 특성 F는 저역(약 1kHz 이하)에서는 이 이어패드의 영향은 거의 없기 때문에, 마이크로폰을 이도에 가까운 위치에 배설함으로써 전술한 바와 같이 상기 F와 M의 주파수특성이 대략 같아지고, 헤드폰 유니트의 전달특성 H를 간단히 보정하는 정도로 외부소음을 소멸시킬 수 있다.
이상의 설명에서 명백한 바와 같이, 발음수단의 이도에 가까운 위치에 음향-전기변화수단인 마이크로폰등을 배설하여 외부소음을 수음하고, 이 이도에 도달하는 외부소음과 동일한 주파수스펙트럼이 역위상으로 되는 음향신호를 전기-음향변환수단인 발음수단 등에서 발음하기 때문에, 부귀환루프에 의해 외부소음을 저감하는 것과는 달리, 발진 등의 문제점이 없이 외부소음을 저감시킬 수 있다.
또, 소음저감장치를 귀걸이형 헤드폰장치에 적용한 경우에도, 측두부를 헤드폰컵에 밀착시켜 측압에 의해 외부소음을 차단할 필요가 없으므로, 불쾌한 장착감없이 장시간의 사용에도 견딜 수 있다.
다음에, 본원 발명의 소음저감장치를 이용한 가청신호청취장치의 실시예에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다.
제7도는 본원 발명에 관한 가청신호청취장치의 기본 구성을 나타낸 블록도이다. 여기에서, 제1도와 같은 개소에는 같은 부호를 붙였으며, 상세한 설명은 생략한다.
이 제7도에 있어서, 음향입력단(1)을 통해서 음향적인 외부소음이 음향-전기변환수단인 마이크로폰(2)에 공급됨으로써, 이 외부소음이 전기적인 신호로 변환된다. 이 마이크로폰(2)으로부터의 출력신호는 제어회로(3) 및 증폭회로(4)로 이루어지는 특성전달수단(15)의 제어회로(3)에 공급된다. 제어회로(3)로부터의 출력신호는 증폭회로(4)에서 증폭되어서 가산기(11)에 공급된다. 이 가산기(11)에는 별도로 입력단자(9)를 통해서 증폭회로(10)에서 증폭된 외부로부터의 전기적인 가청신호가 입력된다. 이 가청신호라는 것은 청취하려고 하는 가청주파수대역의 음성신호나 음악신호를 말하며, 예를 들면 비행기 등의 조종사가 지상과 교신할 때의 교신상대의 목소리나 전화의 통화상대의 목소리 등 또는 헤드폰 플레이어로부터의 오디오재생신호 등이다. 상기 가산기(11)는 상기 제어회로(3)로부터의 증폭된 출력신호와 상기 가청신호를 가산(전기적으로 가산)하여 발음수단(5)에 공급한다. 발음수단(5)은 가산기(11)로부터 공급된 증폭회로(4) 및 증폭회로(10)으로부터의 출력신호를 전기-음향변환하여 음향신호로서 발음한다. 이 발음수단(5)에 의해 생성된 음향신호는 음향특성블록(6)으로부터의 음향적인 신호와 가산기(7)에서 가산(음향적으로 가산)되고, 그 가산된 신호는 이도에 상당하는 음향출력단(8)에 공급된다. 여기서, 상기 음향특성블록(6)은 음향입력단(1)과 음향출력단(8)과의 사이의 음향특성을 나타내고 있다. 증폭회로(4)에서 출력된 전기적인 신호에 대응하여 발음수단(5)에 의하여 생성된 음향신호의 음향성분은 음향특성블록(6)을 통한 외부로부터 이도(22)에 도달하는 외부소음과 동일 주파수스펙트럼을 가지고 또한 위상이 역이므로, 외부소음을 소멸하는 작용을 한다. 따라서, 증폭회로(10)의 전기신호(가청신호)에 대응하는 음향성분만을 명료하게 청취할 수 있다.
즉, 상기 음향입력단(1)의 음압을 N, 마이크로폰(2)의 전달함수를 M, 제어회로(3)의 전달함수 β, 증폭회로(4)의 전달함수를 A1, 발음수단(5)의 전달함수를 H, 입력단자(9)의 입력신호(재생신호)를 S, 증폭회로(10)의 전달함수를 A2, 음향 특성블록(6)의 전달함수를 F, 음향출력단(8)의 음압을 P로 표시할 때, 음압 P는
P=A2HS+(F+A1HMβ) N
으로 표시된다. 여기서, 각 전달함수 M, β, A1, A2, H 및 F에 대해서는 주파수 영역으로 표시한다. 이도(22)의 음압 P를 0으로 저감하기 위해서는 외부소음의 음압 N의 계수를 0으로 저감하면 된다. 따라서, 제어회로(3)의 전달함수 β는
F+A1HMβ=0
∴β=-F/A1HM
라는 특성으로 하면 된다.
여기서, 제2도 및 제3도에 도시한 구체예와 같이, 마이크로폰(2)이 이도(22)의 근방에 배설되어 있는 경우에는, 제4도에 나타낸 음향특성블록(6)의 주파수특성 F에 대하여, 상기 마이크로폰(2)의 주파수 특성 M은 제5도에 나타낸 바와 같이 대략 같아지고(F=M), 이때 β≒-1/A1H로 된다. 즉, 이들 주파수특성 M 및 F의 비 M/F는 제6도에 나타낸 바와 같이 약 1.5kHz까지 대략 플래트하므로, 제어회로(3)(특성 α)로서는 전술과 같이 위상을 반전시키는 것만으로 또는 발음수단(5)의 전달특성 H를 간단히 보정하는 정도로 외부로부터 이도(22)에 도달하는 외부소음을 소멸시킬 수 있다. 따라서, 간단한 구조로 음향적인 가청신호(재생신호)만을 명료하게 청취할 수 있다.
또한, 상기 가산기(11)는 가산기(12)에 표시한 바와 같이 증폭회로(4)의 전단(前段)에 배설해도 된다.
휴대용 테이프레코더 등과 같은 음향재생장치로부터의 음향신호를 상기 소음저감장치를 사용하여 청취할 때 외부소음이 높은 장소에서도 볼륨을 필요 이상 올리지 않고 휴대용 헤드폰 플레이어로부터의 가청신호(음향적인 재생신호)만을 명료하게 청취할 수 있다.
제8도는 이 실시예의 소음저감장치를 귀걸이형 헤드폰장치 또는 비행기나 헬리콥터의 조종사가 사용하는 교신장치, 이른바 헤드세트에 적용한 구체예의 사용상태를 나타낸 단면도이다. 제8도에 있어서 제7도와 같은 개소에는 같은 부호를 붙였다. 그리고, 이 경우의 제7도에 나타낸 발음수단(5)은 헤드폰유니트(70)에 해당된다.
제8도에 있어서, 헤드세트는 헤드폰컵(71)에 외부소음을 수음하는 마이크로폰(2) 및, 예를 들면 관제탑등으로부터의 수신신호가 발음되는 헤드폰유니트(70)가 내장되어 있다. 헤드폰컵(71)의 측두부와의 접촉부에는 이어패드(72)가 배설되어 있으며, 또 이 헤드폰컵(71)의 외측에는 바(74)가 장착되어 있으며, 그 선단에는 송신용 마이크로폰(73)이 장착되어 있다.
제8도에 있어서, 회로구성은 제7도에 나타낸 것과 같다. 즉, 제7도 및 제8도에 있어서, 음향입력단(1)을 통해서 마이크로폰(2)이 엔진의 소음 등 외부소음을 수음하고, 이것을 전기적인 신호로 변환한다. 한편, 제어회로(3)에 있어서, 이 외부소음이 이도에 도달할 때와 같은 주파수스펙트럼으로 역위상으로 되는 신호를 전기적으로 만들어내고, 이것을 증폭회로(4)에서 증폭하여 제1의 전기신호로서 가산기(11)에 공급한다. 가산기(11)에는 별도로 입력단자(9)를 통해서 증폭회로(10)에서 증폭된, 예를 들면 관제탑 등으로부터의 교신신호(음성신호)가 제2의 전기신호로서 공급되고 있으며, 이 가산기(11)는 상기 제1의 전기신호 및 제2의 전기신호를 가산하여 헤드폰유니트(70)에 공급한다. 헤드폰유니트(70)에서는, 상기 관제탑으로부터의 교신신호인 제2의 전기신호를 전기-음향변환하여 발음하는 동시에, 상기 마이크로폰(2)에서 헤드폰유니트(70)까지의 동안에 이도(22)에 도달하는 외부소음(상기 엔진의 소음 등)의 주파수스펙트럼과 같은 주파수스펙트럼으로 역위상으로 되도록 제어된 제1의 전기신호를 전기-음향변환하여 음향신호로서 발음함으로써, 이 외부소음은 소멸되고, 교신신호인 가청신호만을 명료하게 청취할 수 있다.
그리고, 헤드세트의 경우 이어페트(72)가 있으나, 상기 음향특성블록(6)의 주파수 특성 F는 저역(약 1kHz이하)에서는 이 이어패드(72)의 영향은 거의 없으며, 마이크로폰(2)을 이도(22)에 가까운 위치에 배설함으로써 전술한 바와 같이 상기 F와 M의 주파수특성이 대략 같아지며, 상기 제어회로(3)에 있어서 수음한 외부소음의 위상을 반전시키거나 또는 발음수단(5)의 전달특성 H를 간단히 보정하는 정도로 외부소음을 소멸시킬 수 있다.
또, 측두부를 헤드폰컵(71)(이어패드 등)으로 눌러 측압에 의해 외부소음을 차단할 필요가 없으므로, 불쾌한 장착감없이 헤드세트를 장시간의 사용에도 견딜수 있다.
제9도는 이 실시예의 소음저감장치를 전화기의 송수화기, 이른바 핸드세트에 적용한 구체예의 사용상태를 나타낸 일부 절결사시도이다. 또, 이 제9도에 있어서 제7도와 같은 개소에는 같은 부호를 붙였다. 그리고, 이 경우의 제7도에 나타낸 발음수단(5)은 스피커유니트(84)에 해당된다.
이 제9도에 있어서, 핸드세트는 그립(81)의 양단 부분에 수화구(82)와 송화구(83)가 배설되어 있다. 상기 수화구(82)에는 수신한 음성신호 및 후에 설명하는 외부소음과 같은 주파수스펙트럼으로 역위상의 음향 신호를 동시에 발음하는 스피커유니트(84)가 내장되어 있으며, 그립(81)의 스피커유니트(84)의 근방에 외부소음을 수음하는 마이크로폰(2)이 내장되어 있다. 또, 상기 송화구(83)에는 송화용 마이크로폰(85)이 내장되어 있다.
제9도의 개략적인 회로 구성은 제7도와 같다. 즉, 제7도 및 제9도에 있어서, 음향입력단(1)을 통해서 마이크로폰(2)이 외부소음을 수음하여, 이것을 전기적인 신호로 변환하고, 제어회로(3)에 있어서 이 외부소음이 이도에 도달할 때와 같은 주파수스펙트럼으로 역위상으로 되는 신호를 전기적으로 만들어내고, 이것을 증폭회로(4)에서 증폭하여, 제1의 전기신호로서 가산기(11)에 공급한다. 가산기(11)에는 별도로 입력단자(9)를 통해서 증폭회로(10)에서 증폭된 상대방으로부터의 음성신호가 제2의 전기신호로서 공급되고 있으며, 이 가산기(11)는 상기 제1의 전기신호 및 제2의 전기신호를 가산하여 제7도에 나타낸 발음수단(5)인 스피커유니트(84)에 공급한다. 스피커유니트(84)에서는 관재탑으로부터의 교신신호등과 같은 제2의 전기신호를 전기-음향변환하여 발음하는 동시에, 상기 마이크로폰(2)에서 헤드폰유니트(70)까지의 사이에 이도(22)에 도달하는 외부소음의 주파수스펙트럼과 같은 주파수스펙트럼으로 역위상으로 되도록 제어된 제1의 전기신호를 전기-음향변환하여 음향신호로서 발음함으로써, 이 외부소음은 소멸되고, 교신신호인 가청신호만을 명료하게 청취할 수 있다.
이 경우에도 마이크로폰(2)을 이도(22)에 가까운 위치에 배설함으로써 전술한 바와 같이 상기 F와 M의 주파수특성이 대략 같아지며, 스피커유니트(84)의 전달특성 H를 간단히 보정하는 정도로 외부소음을 소멸시킬 수 있다.
본원 발명에 의한 소음저감장치를 전화기의 핸드세트에 적용함으로써, 외부소음에 영향받지 않고 통화할 수 있다.
또한, 본원 발명에 의한 소음저감장치는 전술한 실시예만에 한정되는 것은 아니며, 이밖에 예를 들면 공사현장 등의 고소음 환경하에서 사용되는 송수신기 또는 헤드폰이 부착된 헬멧 등에 용이하게 적용될 수 있다.
전술한 소음저감장치에 있어서, 소음저감량이 큰 상태로 외부소음을 작게하면, 착용자의 귀가 막힌 듯한 불쾌감을 느낄 수 있고, 또 소음저감량을 작게 설정해 두면, 상기 막힌듯한 불쾌감을 회피할 수 있으나, 이 소음저감장치를 조종실내나 공사현장 등에서의 고소를 환경하에서의 사용에 유용하게 적용될 수 없다.
따라서, 소음저감장치는 외부소음이 클 때는 소음저감량을 크게 하고, 외부소음이 작을 때는 소음저감량을 작게 하여 귀가 막힌듯한 등의 불쾌감을 방지할 수 있다.
제10도는 본원 발명에 관한 소음저감장치를 변형한 실시예를 나타내는 블록도이다.
제10도에 있어서, 음향입력단(1)에 입력된 음향적인 외부소음이 음향-전기변환수단인 마이크로폰(2)에 공급됨으로서, 이 외부소음이 전기적인 신호로 변환된다. 이 마이크로폰(2)으로부터의 출력신호는 제어회로(3) 및 가변이득증폭회로(41)로 이루어지는 특성전달수단(15)에 공급된다. 상기 가변이득증폭회로(41)는 마이크로폰(2)으로부터의 출력신호의 외부소음의 레벨을 검파(예를 들면 실행치 검파)하는 이득제어회로(42)로부터 증폭회로(41)로 입력되는 제어신호가 입력되어 있으며, 이 제어신호에 따라서 특성전달수단(15)내의 가변이득증폭회로(41)의 이득(증폭도)을 가변하고 있다. 이득제어회로(42)는 높은 레벨로 검출된 소음에 대해서는 증폭회로(41)의 이득을 높게 하고, 낮은 레벨로 검출된 소음에 대해서는 증폭회로(41)의 이득을 낮게 하는 제어신호를 출력한다. 특성전달수단(15)으로부터의 출력신호는 제1의 전기신호로서 가산기(11)에 공급된다. 이 가산기(11)에는 외부로부터의, 예를 들면 휴대용 헤드폰 플레이어 등으로부터의 재생신호가 제2의 전기신호로서 입력단자(9) 및 증폭회로(10)를 통해서 공급되며, 이 가산기(11)는 상기 특성전달수단(15)의 출력신호인 제1의 전기신호와 이 재생신호인 제2의 전기신호를 가산(전기적으로 가산)하여 발음수단(5)에 공급한다. 발음수단(5)은 가산기(11)로부터 공급된 신호를 전기-음향변환하여 음향신호로서 발음한다. 이 발음된 음향신호는 가산기(7)에서 음향특성블록(6)으로부터의 음향적인 신호와 가산기(7)에서 가산(음향적으로 가산)되어, 이도에 상당하는 음향출력단(8)에 공급된다.
전술한 실시예에 있어서, 외부소음레벨에 따라서 제어되는 적당한 소음저감량하에 귀가 막힌듯한 불쾌감은 없어지고, 상기 제2의 전기신호를 전기-음향변환한 재생음향신호를 양호한 상태로 청취할 수 있다.
즉, 상기 음향입력단(1)의 음압을 N, 마이크로폰(2)의 전달함수를 M, 제어회로(3)의 전달함수를 β, 증폭회로(가변이득증폭회로)(41)의 전달함수를 A21, 증폭회로(10)의 전달함수를 A22, 발음수단(5)의 전달함수를 H, 음향특성블록(6)의 전달함수를 F, 음향출력단(8)의 음압을 P로 표시할 때, 음압 P는
P=A22HS+(F+A21HMβ) N
로 표시된다. 또한, 각 전달함수 M, β, A21, A22, H, F는 주파수영역으로 표시하고 있다. 이 식에서, 가변이득증폭회로(41)의 전달함수인 A21을 변화시킴으로써 신호성분 S에 관계없이 외부소음 N이 변화할 수 있다. 여기서, 이도(22)의 음압 P를 0으로 하기 위해서는 외부소음의 음압 N의 계수를 0으로 하면된다.
따라서, 제어회로(3)의 전달함수 β를
0=F+A21HMβ
β=-F/A21HM
으로 하면, 원리적으로는 소음을 0으로 할 수 있으나, 가변이득 증폭회로(41)의 전달함수 A21(이득)는 가변이며, 제어회로(3)의 전달함수 β는 고정이므로, A21의 대신에 고정치 A1F를 사용하여 상기 전달함수 β식을 고쳐쓰면
β=-F/A1FHM
으로 되고, 음향출력단(8)의 음압 P은
Figure kpo00001
으로 된다. 이 식에 있어서, 가변이득증폭회로(41)의 이득 A21을 A1F이하의 범위에서 증감제어하면, A21의 값이 낮은 값으로부터 증대하여 A1F에 가까워 질수록 상기 식중의 외부소음 N의 향이 0에 가까워져서, 가변이득증폭회로(41)의 이득 A21을 작게 하도록 제어하여, 이른바 귀가 막힌듯한 느낌이 불쾌감의 발생을 회피할 수 있다.

Claims (10)

  1. 소음저감장치를 착용하였을 때 이도(耳道)에 도달하는 외부소음의 귀의 근방에 배설된 전기-음향변환수단에 의한 음향신호출력에 의해 저감되는 소음저감장치에 있어서, 상기 전기-음향변환수단의 근방에 배설되고, 외부소음을 수음(收音)하는 음향-전기변환수단과, 소정의 위상특성 및 주파수특성을 가지며, 상기 음향-전기변환수단으로부터의 출력을 상기 전기-음향변환수단에 공급하는 특성전달수단으로서, 상기 음향-전기변환수단으로부터 공급된 출력으로 전달특성을 제어하는 제어회로와, 이 제어회로의 출력을 증폭하여 증폭된 신호를 상기 전기-음향변환수단에 공급하는 증폭회로를 구비하는 특성전달수단으로 이루어지며, 상기 음향-전기변환수단으로부터 상기 전기-음향변환수단으로의 전달특성을 외부소음이 이도에 도달하는 동안의 외부소음의 음향적인 주파수특성에 대해 대응하고 또한 위상을 반전시키는 전달특성으로 하고, 상기 제어회로의 전달함수를 β, 상기 증폭회로의 전달함수를 A, 상기 전기-음향변환수단의 전달함수를 H로 할 때, 상기 제어회로의 전달특성은 β=-1/AH의 관계가 성립되도록 한 것을 특징으로 하는 소음저감장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 증폭회로는 상기 음향-전기변화수단의 출력신호레벨을 검출하는 이득제어회로에 의해 제어되는 가변이득을 가지는 것을 특징으로 하는 소음저감장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 이득제어회로는 상기 음향-전기변환수단의 출력신호레벨을 높이기 위하여 상기 증폭회로의 이득을 증가시키고, 또한 상기 음향-전기변환수단의 출력신호레벨을 낮추기 위하여 상기 증폭회로의 이득을 증가시키도록 제어하는 것을 특징으로 하는 소음저감장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 전기-음향변환수단은 헤드폰유니트인 것을 특징으로 하는 소음저감장치.
  5. 소음저감장치를 착용하였을 때, 이도에 도달하는 외부소음이 귀의 근방에 배설된 전기-음향변환수단에 의한 음향신호출력에 의해 저감되는 소음저감장치에 있어서, 상기 전기-음향변환수단의 근방에 배설되고, 외부소음을 수음하는 음향-전기변환수단과, 상기 음향-전기변환수단의 출력을 공급받으며, 소정의 위상특성 및 주파수 특성을 가짐으로써 전달특성을 제어하는 특성전달수단과, 전달특성제어회로의 출력을 증폭하여, 증폭된 출력을 상기 전기-음향변환수단에 공급하는 증폭회로와, 상기 음향-전기변환수단의 출력과 상기 전기-음향변환수단의 입력간의 외부로부터의 입력, 가청신호를 가산하는 가산기로 이루어지며, 상기 음향-전기변환수단으로부터 상기 전기-음향변환수단으로의 전달특성을 외부소음이 이도에 도달하는 동안의 외부소음의 음향적인 주파수특성에 대해 대응하고 또한 위상을 반전시키는 전달특성으로 하고, 상기 제어회로의 전달함수를 β, 상기증폭회로의 전달함수를 A, 상기 전기-음향변환수단의 전달함수를 H로 할 때, 상기 제어회로의 전달특성은 β=-1/AH의 관계가 성립되도록 한 것을 특징으로 하는 소음저감장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 가산기의 상기 전달특성제어회로의 출력신호와 상기 가청신호를 가산하여 가산된 신호를 상기 증폭회로에 공급하는 것을 특징으로 하는 소음저감장치.
  7. 제5항에 있어서, 상기 가산기는 상기 증폭회로의 출력신호와 상기 가청신호를 가산된 신호를 상기 전기-음향변환수단에 공급하는 것을 특징으로 하는 소음저감장치.
  8. 제5항에 있어서, 상기 증폭회로는 상기 음향-전기변환수단의 출력신호레벨을 검출하는 이득제어회로에 의해 제어되는 가변이득을 가지는 것을 특징으로 하는 소음저감장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 이득제어회로는 상기 음향-전기변환수단의 출력신호레벨을 높이기 위하여 상기 증폭회로의 이득을 증가시키고, 또한 상기 음향-전기변화수단의 출력신호레벨을 낮추기 위하여 상기 증폭회로의 이득을 증가시키도록 제어하는 것을 특징으로 하는 소음저감장치.
  10. 제5항에 있어서, 상기 전기-음향변환수단은 헤드폰유니트인 것을 특징으로 하는 소음저감장치.
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