JPS58610B2 - 電話機の音響測定用人工耳 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、音響測定のための装置に関し、特に電話機
の音響測定のための人工耳に関する。

電話機の音響の測定が可能であるときはいつでも、人間
の口および耳を置き換えできかつ得られた測定値をグラ
フ状に記録できる装置が用いられる。

たとえば電話の送話器および受話器の特性をチェックす
るための大規模試験が必要なとき、オートメーションは
明らかに多大の関心事となる。

事実そのようなオートメーションにより、十分な高信頼
性の試験をうるための多数にのぼる職員の作業時間をな
くしうるだけでなく、被試験装置も標準化できるように
なり、何となれば試験装置は、国際的に確立された仕様
に従なければならないからである。

特に、電話呼出の間に人間の耳で提供される音響負荷（
すなわち負荷インピーダンス）に可能な限り近いそれを
再生することが要求される電話受話器の感度−周波数の
測定に際しては、いわゆる“人工耳”が用いられる；こ
れらの人工耳によると音響負荷が実現され、さらに測定
装置へ応答特性を送ることができるようになる。

第５回総会の間（Ｃ，Ｃ，Ｉ、Ｔ、Ｔ、ＧｒｅｅｎＢｏ
ｏｋ−Ｖ、１．ｖ−Ｒｅｃｏｍｍｅｎｄａｔｉｏｎ５１
頁を参照）、Ｃ，Ｃ，１，Ｔ、Ｔ、電話機の音響測定の
ため、１、Ｅ、Ｃ（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｅｌ
ｅｃｔｒｏｔｅｃｈｎｉｃａｌＣｏｍｍｉｓｓｉｏｎ）
により提案された耳の使用を暫定的に推薦した。

なお■、Ｅ、Ｃ０人工耳が研究されかつ聴力語用に実現
された。

聴力計測定を行なうに際し、耳の外部リムと音源間に音
響漏洩が装入されないことが肝要である。

これに反し、電話用として用いるとき、非漏洩状態は限
定状態で、そしてめったに生じるものではない；一般的
に耳の外部リムと受話器間に高い漏洩が存在し、そして
その漏洩は、耳で示す音響負荷に著しく影響を及ぼすも
のである。

従って、応答が１．Ｅ、Ｃ０人工耳によりきめられるよ
うな受話器は、通常の状態の下では周波数の変化ととも
に変化せず、その結果悩ましいひずみを発生させるよう
になる。

上記および他の欠点は、この発明の目的である人工耳に
より克服され、そしてこの人工耳は、電話用に構成され
たので、通常の電話呼出の間に存在する音響負荷の状態
を再生し、さらに送話器により作られる音源の特性を考
慮している。

従って、この発明の特別の目的は下記のとおりである。

すなわちマイクロホンおよびそのマイクロホンを収納す
る入口空洞とその入口空洞すなわち第１の空洞と連通す
る１組の別の空洞とよりなる音響回路網を備える電話機
の音響測定用の人工耳において、上記の音響回路網は、
耳の外部リムと受話器間に音響漏洩が伴なうような通常
の状態の下で受話器において人間の耳により提供される
音響インピーダンスと同じインピーダンスをマイクロホ
ンの入口で再生するよう構成されていることを特徴とす
ること、さらに上記の１組の別の空洞は； −主として低周波数で動作し、そして一体でかつ第１の
空洞へ至るそれぞれのダクトとともに作用して上記の音
響漏洩を模擬するようになる第２および第３の空洞； 一主として中間周波数で動作し、そして上記の第１の空
洞の底部に終端するダクトを介して上記の第１の空洞と
連通する第４の空洞； −上記の第１の空洞の底部と直接に連通し、そして主と
して高周波数で動作しかつ音響線として作用する第５の
空洞 を備えることを特徴とすることを目的としている。

この発明の実施例について添付図面を参照して説明する
。

第１図を参照すると、周知の人工耳は基本的に図示の形
状のボディ１を備え、そしてそのボディ１は、その内部
に、下記に説明する音響回路網と聴力針または電話針ま
たはその両方を測定するためのマイクロホン２とを有す
る；マイクロホン２は、図示しない適当な装置によりえ
られた測定値を記録する装置へ接続される。

そしてその接続体は、図面においてワイヤ２ａで模式的
に示される。

人工耳の音響回路網は、３つの音響的に結合された空洞
Ｃ０とＣ１とＣ２とを備える。

音源へ結合される空洞Ｃ０は、小ベースと対応して外部
へ開放されかつ大ベースと対応してマイクロホン２で閉
鎖される截頭円錐状に形成される。

２つの空洞Ｃ１とＣ２とは、環状で、そして参照符号Ｒ
１Ｌ１とＲ２Ｌ２とで示す通路を介して空洞Ｃ０と連通
する。

さらにこれらの３つの空洞のうちの１つ、たとえば空洞
Ｃ０は、別の通路Ｒ０を介して外部と連通し、確実に静
圧が均等化されるようになる。

３つの空洞の容積および上記の通路の断面積は、上記記
載のＣ１Ｃ，１，Ｔ、Ｔ、リコメンデーション（Ｒｅｅ
ｍｍｅｎｄａｔｉｏｎ）に記載された仕様に適合しなけ
ればならない。

第２図は、第１図で明らかにされた人工耳の音響回路網
の等価電気回路を示す；より明瞭に比較するため、回路
の種々の素子は１人工耳を実現する部分を示すために用
いたものと同じ参照符号で示した。

この技術分野において通常の知識を有するものにとって
音響回路網と電気回路網間の等画性は、周知である。

図示のように、回路は４つの並列分岐路よりなる；その
うちの２つは、１組の静電容量（キャパシタンス）およ
びインダクタンスと抵抗よりなり、そしてそれらの素子
はそれぞれ２つの空洞Ｃ１とＣ２および空洞Ｃ０へ至る
それぞれの通路Ｒ１Ｌ１とＲ２Ｌ２とに対応する；第３
の分岐路は純静電容量（キャパシタンス）性分岐路で（
そして空洞Ｃ０と対応し）、−古筆４のそれは純抵抗性
分岐路（そして圧力均等化通路ＲＯと対応する）である
。

第２図に示す回路網は、全インピータンスを提供し、そ
の全インピーダンスは、第３図（曲線Ａ）に示すように
ふるまい、そしてそこではインピーダンスの値は、ｄＢ
＝２０１ｏｇＺで示され、基準インピーダンスはＭｋｓ
単位系音響オーム＝１Ｎ・Ｓ／ｍ５〔１ニユ一トン秒／
ｍ５〕としている。

そのような曲線は、音源と耳の外部リム間の漏洩なしに
、音源において耳により提供されるインピーダンスを再
生する。

電話器に用いる場合、この曲線はほぼ受話器を耳の外部
リムと密接する状態に保持させることと対応する。

上記記載のように、これは限定された状態であり、（た
とえば強い妨害を伴なう線の呼出し中または雑音の多い
室で）めったに生ずるものではない；これに反し、通常
の状態の下では、受話器は、耳の外部リムから若干離れ
て保持され、そしてそのため高い漏洩すら発生するよう
になる。

そのような通常の状態下でのインピータンスのため、第
３図に示す曲線Ｂの如き曲線が見出され、そしてその曲
線の形状は聴力計測定に対する形状すなわち曲線Ａから
大きく異なっているものである。

この発明の目的である第４図に示す人工耳は、この発明
者の上記の研究に基づいている。

第４図において、参照符号１０は、人工耳のボディを示
し、そして参照符号２０は、送話器を示し、その送話器
２０は、周知の方法で増幅および測定装置へ接続される
。

その接続体は、ワイヤ２０ａで模式的に示される。

この発明の目的である人工耳の音響回路網は、５つの空
洞ＣＯ’とＣ３とＣ４とＣ５とＣ６とよりなる。

音源へ結合される第１の空洞Ｃ０′は周知の人工耳の空
洞Ｃ０（第１図）と同じように截頭円錐であるが小さい
穴を有する。

その外部壁の入口の容積と傾斜とは、ＩＥＣ（Ｉｎｔｅ
ｒｎａｔｉｏｎａｌＥｌｅｃｔｒｏｔｅｃｈｎｉｃａｌ
Ｃｏｍｍ１ｓｓｉｏｎ）耳のそれらと同じであり、例
となればそれらによりマイクロ電話機を空洞Ｃ０′の縁
部分と接触できるよう配置しなければならないからであ
る。

参照符号Ｒ０′は静圧を均等化するためのダクトを示し
、そしてそのダクトＲ０′は第１図に示す通路すなわち
ダクトＲ０と同じ特性を有するものである。

空洞Ｃ３とＣ４とは、空洞Ｃ０′の両側に実現され、そ
して断面を参照するとそれぞれスロット３０とホール４
０とを介して空洞Ｃ０′と連通している。

空洞Ｃ３およびＣ４より遥かに小さい空洞Ｃ６は、ダク
ト５０を介して空洞Ｃ０′と連通し、そしてそのダクト
５０は、好都合にも空洞Ｃ０′のベースへ導かれ、そし
て純抵抗性素子５１により閉鎖されかつディスク７０に
より適正位置に保持され、さらに第５の空洞Ｃ６は管形
状を有しかつ直接に空洞Ｃ０′と連通する；空洞Ｃ６の
入口さえも純抵抗性素子６１で閉鎖されかつ同様にディ
スク７０で適正位置に保持される。

空洞Ｃ６の長さと断面積とは、これに線特性を提供する
ようにきめられ（すなわち空洞Ｃ６は、分布パラメータ
を有する回路網を形成する）；さらに空洞Ｃ６の容積は
、空洞Ｃ３ないしＣ５の容積より約１オーダ少ない大き
さを有する。

さらにねじ込まれたブロック５２と６２とで模式的に示
す手段が提供され、そしてこれらの手段によりそれぞれ
空洞Ｃ５とＣ６との容積を調整し装置を校正することが
できるようになる。

図面によると、送話器２０は、空洞Ｃ０′中へ突出し、
そして実質的に上記の空洞の縁部分と一致するところま
で達することが分る。

この装置は、下記の点を考慮している。

すなわち高周波（３〜４ｋＨｚの範囲）において、空洞
Ｃ０′は管として作用し、従って測定用マイクロホンか
らえられる感度／周波数特性は、測定点に従ってかなり
変化できるようになる、何となれば上記の周波数におい
て音響信号の波は、空洞Ｃ０′の深さく約１ｃｍ）に匹
敵するようになるからである。

この発明に用いられる装置に関し、きめられた感変／周
波数特性は、もし人間の耳を用いたならばその耳の外部
リムの入口で生ずる特性となる。

第５図は、この発明による人工耳の音響回路網に等価な
電気回路を示す。

図示のように、回路は、６つの並列分岐路よりなり、そ
してそのうちの２つは、それぞれ人工耳の圧力等化ダク
トＲ０′と入口空洞Ｃ０′とに対応する抵抗とコンデン
サとによりなり、一方他の３つの分岐路は、静電容量（
キャパシタンス）、インダクタンスおよび抵抗の一連の
組よりなる。

上記の３つの分岐路において、コンデンサＣ３とＣ４と
Ｃ５とは、第４図の同名の空洞に対応する；インダクタ
ンスと抵抗との対し３とは、それぞれスロット３０およ
びホール４０で実現され、そしてそれらのスロット３０
およびホール４０は、それぞれ空洞Ｃ０′を空洞Ｃ３お
よびＣ４と接続するものである。

インダクタンスＬ５と抵抗Ｒ５とにより形成される対は
、抵抗性素子５１によるだけでなく、インダクタンスＬ
５および抵抗Ｒ５の一部を生ずる全通路５０によっても
実現されるものである。

ブロック１６で模式的に示す残りの分岐路は、空洞Ｃ６
と抵抗性素子６１とに対応し、かつ上記記載のように同
じ線特性を有する。

これらの特性は、第６図に明確にきめられ、そしてそこ
では、ブロック１６は、各々のインダクタンスＬ６と抵
抗Ｒ６とコンデンサＣ６′とよりなる複数個のセルを備
えることが分る。

空洞Ｃ６（第２図）は高周波数のとき作用し、音響線に
相当する。

これは該空洞に対して規定した寸法から容易にもたらさ
れる。

実際１０ｋＨｚの周波数と音速の３４０ｍ／ｓを考慮す
ると、談合の波長λは３．４ ｃｍとなる。

したがって、空洞Ｃ６空洞は、理論上知られている如く
、線（線路）として使用する。

第６図はそのような音響線に対応する電気線路の電気等
価回路の簡易表現であることも知られている。

なお、正確には、第６図は空洞Ｃ６に対する電気的等価
回路であって、空洞Ｃ６と抵抗６１との電気的等価回路
ではない。

図示の回路において、空洞Ｃ３、空洞４およびそれぞれ
の空洞Ｃ０′に連通するダクトと等価である、２つの分
岐路Ｌ３．Ｒ３，Ｃ３およびＲ４゜Ｒ４，Ｃ４は、低周
波数で作用している耳区分を示し、そして、発生してい
る音響漏洩を模擬している。

この音響漏洩の発生は通常の電話機の使用においては、
受話機が耳の外部リムと密接に接触していないために発
生するものである。

分岐路Ｌ５とＲ５とＣ５とは、人工耳の区分を示し、そ
してその区分は、中間周波数に対しより敏感である；最
後に分岐路１６は、特に高周波で付勢されるようになる
。

第３図のグラフを調べると、低周波で動作する第２の空
洞の存在および音響線と同じ特性を有しかつ高周波で動
作する空洞の存在による効果が分る。

実験的試験によると、空洞Ｃ３ないしＣ６に対し下記の
要求が満足されるとき、第５図の回路の全インピーダン
スは、第５図の曲線Ｂと近似することが分った。

要約して、本発明による人工耳は下記の構成を特徴とし
ている。

マイクロホンを収納する、外方に向けて発散している実
質的に截頭円錐の凹所Ｃ０′を取り巻く環状の背を備え
たほぼ円板状のボディを設け、該ボディは該凹部と連通
する複数個の内部空洞を備え、そして、該複数個の内部
空洞は、低可聴周波数において共鳴する２つの大きい空
洞Ｃ３，Ｃ４と、中間可聴周波数で共鳴する中間の大き
さの空洞Ｃ５、および高い可聴周波数で共鳴する小さい
空洞Ｃ６とを備えており、該大きい空洞と該中間の大き
さの空洞とは、音響的に抵抗およびインダクタンスの性
質を備えている抑制されたチャンネル（ダクト）を経て
、該凹所Ｃ０′と連通しており、該小さい空洞は細長く
されて該凹所の底部近くで該凹所へ開口しており、該凹
所と該中間の大きさの空洞および該小さい空洞間）にそ
れぞれ第１の音響抵抗５１および第２の音響抵抗６１が
設けられている。

一空洞Ｃ３は、１２マイクロフアラツドμＦより大きい
キャパシタンスに対応し、そして好ましくは１２マイク
ロフアラツドと１５マイクロファラッドとの間に構成さ
れていること。

−空洞Ｃ４は、９マイクロフアラツドμＦより大きいキ
ャパシタンスに対応し、そして好ましくは９マイクロフ
アラツドと１２マイクロフアラツドとの間に構成されて
いること。

−空洞Ｃ５は、０．５マイクロフアラツドμＦより大き
いキャパシタンスに対応し、そして好ましくは０．５マ
イクロフアラツドと０．６マイクロフアラツドとの間に
構成されていること。

−空洞Ｃ６は、７．５ｍｍより大きい直径を有し、そし
て好ましくは７．５ｍｍと８ｍｍとの間に構成されてい
ること；および１２ｍｍより低い高さを有し、そして好
ましくは１２ｍｍと１１ｍｍとの間に構成されているこ
と。

【図面の簡単な説明】

第１図は、周知の人工耳の模式断面図、第２図は、第１
図の人工耳と等価な電気模式図、第３図は、聴力計測定
に適した状態下（曲線Ａ）および電話機の音響測定に適
した状態下（曲線Ｂ）での耳のインピーダンスのグラフ
、第４図は、この発明の目的である人工耳の断面模式図
、第５図は、第４図の人工耳に等価な電気模様図、第６
図は、第５図の回路の分岐路の詳細な電気模様図である
。 １０・・・・・・人工耳のボディ、２０・・・・・・マ
イクロホン、２０ａ・・・・・・マイクロホンの接続体
（線）、３０・・・・・・スロット、４０・・・・・・
ホール、５０・・・・・・ダクト、５１．６１・・・・
・・空洞を閉鎖する純抵抗素子、５２．６２・・・・・
・空洞容積を変化するブロック、７０・・・・・・ディ
スク、Ｃ０′、Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５゜Ｃ６・・・・・・そ
れぞれ第１と第２と第３と第４と第５との空洞、Ｒ０′
・・・・・・静圧均等化のためのダクト。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 電話機の通常の使用で、受話器の近くへ保持されて
   いる人間の耳の音響インピーダンスに近似させるように
   設計しである電話機の音響測定用人工耳において、マイ
   クロホンを収納する、外方に向けて発散している実質的
   に截頭円錐の凹所を取り巻く環状の背を備えたほぼ円板
   状のボディを設け、該ボディは該凹所と連通する複数個
   の内部空洞を備え、そして、該複数個の内部空洞は、低
   可聴周波数において共鳴する２つの大きい空洞と、中間
   可聴周波数範囲で共鳴する中間の大きさの空洞、および
   、高い可聴周波数で共鳴する小さい空洞とを備えており
   、該大きい空洞と、該中間の大きさの空洞とは、音響的
   に抵抗およびインダクタンスの性質を備えている抑制さ
   れているチャンネルを経て、該凹所と連通しており、該
   小さい空洞は細長くされて該凹所の底部近くで該凹所に
   開口しており、該凹所と該中間の大きさの空洞および該
   小さい空洞間にそれぞれ第１および第２の音響抵抗が設
   けられていることを特徴とする前記人工耳。 ２ 上記のマイクロホンは、基本的に上記の凹所の深さ
   に等しい長さにわたり、その凹所内へ突出していること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の人工耳。 ３ 該大きい空洞の１つは、実質的に少くとも１２マイ
   クロフアラツドμＦの第１の音響容量であり、該大きい
   空洞の他のものは、実質的に少くとも９マイクロフアラ
   ツドμＦの第２の音響容量であり、該中間の大きさの空
   洞は、実質的に少くとも０．５マイクロフアラツドμＦ
   の第３の音響容量であることを特徴とする特許請求の範
   囲第２項に記載の人工耳。 ４ 該第１、第２および第３の音響容量は、それぞれ実
   質的に１５マイクロフアラツドμＦ々１２マイクロフア
   ラツドμＦおよび０．６マイクロフアラツドμＦの最大
   値を有していることを特徴とする特許請求第３項に記載
   の人工耳。 ５ 該小さい空洞は、直径が実質的に７．５から８ｍｍ
   の間で、長さが実質的に１１から１２ｍｍの間の円筒で
   あることを特徴とする特許請求の範囲第４項に記載の人
   工耳。