JP2003018689A - 音響再生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 車両などの乗員の耳元でのノイズをオーディ
オ装置によって低減することができ、また完成車両に対
しても容易に後付けできるような車両側の制約の少ない
音響再生装置を提供することを目的とする。 【解決手段】 スピーカユニット７と、スピーカユニッ
ト７の背面と前面とを音響的に分離するためのスピーカ
ボックス８に設けた外方へ開放の凹部８ａに取付けられ
るマイク１と、スピーカユニット７とマイク１を電気的
に接続し、マイク１で検知した音に基づいた音をスピー
カユニット７から出力するように構成された電気回路か
ら構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車などのよう
に騒音を伴う環境におけるサブウーハなどに用いられる
音響再生装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、音響再生装置は特開昭６１−１１
２４９６号公報に記載されたものが知られている。

【０００３】図１３に従来の音響再生装置の構造を示し
ており、オーディオ装置１０１と、ヘッドレストなどの
乗員の耳位置近傍に取付けられオーディオ装置１０１か
らの再生音を含む車室の騒音を検出するマイク１０２
と、オーディオ装置１０１からの音楽信号を所定時間遅
らせるとともに、マイク１０２の検出信号から所定時間
遅延された音楽信号を差し引いてノイズ信号成分を検出
するノイズ検出回路及びノイズ信号検出回路で検出した
ノイズ信号成分を反転した逆位相のノイズ打消し信号を
音楽信号と混合し、電力増幅してスピーカ１０３から再
生させるノイズ制御回路を内蔵した制御ユニット１０４
を備え、オーディオ装置１０１に制御ユニット１０４を
外部接続するように構成されている。

【０００４】以上の構成により、乗員の耳元に近い位置
において、オーディオ装置の再生音を含む車室内ノイズ
を検出し、マイクの検出信号から車室音響伝達特性に基
づく所定時間遅延された音楽信号成分を差し引いてノイ
ズ信号成分を検出し、ノイズ信号成分を反転し逆位相の
ノイズ打消し信号を作り出し、ノイズ打消し信号を音楽
信号と混合してスピーカから車室内に増幅出力するよう
にでき、マイクの検出信号に音楽信号が含まれていて
も、音楽再生音については逆位相となる信号が出力され
ないことから、真のノイズのみが音響的に相殺され、車
室内のノイズが高くなっても音響的にノイズが相殺され
るため、ノイズレベルの高い走行においても、音楽再生
音を明瞭に聞くことができる。また、こもり音として知
られた車両の空洞共鳴音も抑制し、不快感を低減するこ
とができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】この音響再生装置にお
いては、車室内のヘッドレスト位置にマイクを取付け、
また専用の制御ユニットをオーディオ装置近傍に取付け
ることが必要であり、車両側に構成上の様々な制約が課
せられることとなる。よって、車両が完成した後にこの
音響再生装置を付加することは非常に困難となる。車両
の設計自由度を高め、またコストの低減という見地から
も、車両側の制約を極力低減することが要求されてい
る。

【０００６】本発明はこの課題を解決するためのもので
あり、車両などの乗員の耳元でのノイズをオーディオ装
置によって低減することができ、また完成車両に対して
も容易に後付けできるような車両側の制約の少ない音響
再生装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に、本発明の請求項１に記載の発明は、内部に取付けた
スピーカユニットの背面と前面とを音響的に分離し、か
つ外周に開放された凹部をもつスピーカボックスと、前
記スピーカボックスの凹部に周囲音を収音するように取
付けられたマイクと、前記スピーカユニットと前記マイ
クを電気的に接続し、前記マイクで検知した音に基づい
た音を前記スピーカユニットから出力するように構成さ
れた電気回路を有し、前記電気回路は、音楽信号を入力
とする音楽補償回路と、マイクの出力と前記音楽補償回
路の出力を入力とするノイズ信号処理回路と、音楽信号
を入力とする音楽信号処理回路と、前記ノイズ信号処理
回路の出力と前記音楽信号処理回路の出力を入力とする
信号加算回路と、前記信号加算回路の出力を入力としス
ピーカユニットを駆動する電力増幅回路からなる構成と
したものであり、車両内のシート下などに配置し、従来
のサブウーハなどと同様の簡単な配線だけで、音響的に
車室内のノイズを相殺し、こもり音として知られた車両
の空洞共鳴音も抑制し、不快感を低減することができ、
またマイクに直接触れにくいため、物に触れたときの接
触音を受けにくく、またスピーカユニットとマイクのル
ープが近接しているため安定で異常制御を起こしにくく
できるという作用を有する。

【０００８】本発明の請求項２に記載の発明は、請求項
１に記載の発明において、スピーカボックスの凹部に吸
音材を入れた構成としたものであり、マイクが凹部の構
造に基づく共鳴を抑え、また消音ターゲットとなる周波
数以外のノイズ成分がマイクに入るのを抑制するという
作用を有する。

【０００９】本発明の請求項３に記載の発明は、請求項
１に記載の発明において、マイクと電気回路を実装する
プリント基板を有し、スピーカボックスは前記プリント
基板を取付けることで、スピーカユニット背面空間とそ
の外側の凹部を分離するように構成され、前記コネクタ
と前記マイクが前記凹部に配置されるように構成したも
のであり、容易に組立ができ、また安価に構成できると
いう作用を有する。

【００１０】本発明の請求項４に記載の発明は、請求項
１に記載の発明において、マイクを実装する補助ユニッ
トを有し、前記補助ユニットはスピーカボックスの外部
に支持され、マイクとノイズ信号処理回路がコネクタを
介して接続されるように構成されるようにしたものであ
り、従来のサブウーハなどの音響再生装置と同じ形状の
スピーカボックスに補助ユニットを後付けすることで消
音機能付の音響再生装置を構成できるという作用を有す
る。

【００１１】本発明の請求項５に記載の発明は、請求項
１に記載の発明において、前記マイクを第１のマイクと
し、スピーカボックスのスピーカユニット背面空間に取
付けられた第２のマイクと、前記第２のマイクの出力を
入力とする音響帰還制御回路と、ノイズ信号処理回路の
出力と音楽信号処理回路の出力と音響帰還制御回路の出
力を入力とする信号加算回路を有する構成としたもので
あり、サブウーハなどに応用される音響帰還制御との両
立が可能となるという作用を有する。

【００１２】本発明の請求項６に記載の発明は、請求項
５に記載の発明において、音楽補償回路がスピーカユニ
ット背面空間に取付けられた第２のマイクの出力を入力
とするように構成したものであり、音楽補償回路の入力
信号を音響的な音楽再生信号により近いものとし、信号
処理を容易かつ高精度化することで、音楽再生と消音動
作の独立性を高めるという作用を有する。

【００１３】本発明の請求項７に記載の発明は、請求項
１に記載の発明において、音響空間内の規定位置を認識
する位置認識手段と、前記位置認識手段の出力を入力と
しノイズ信号処理回路の出力を制御するフェイルセーフ
回路を有するようにしたものであり、取付けが容易な
分、移動も容易にできる場合において、消音効果の高い
配置位置から移動させたときには、消音信号を出さない
ようにし、誤った消音制御を防止するという作用を有す
る。

【００１４】本発明の請求項８に記載の発明は、請求項
７に記載の発明において、位置認識手段は音楽補償回路
の出力とマイクの出力と車速信号とを入力するように構
成されたものであり、構造的な変更なしで回路処理だけ
で位置認識手段を提供できるという作用を有する。

【００１５】本発明の請求項９に記載の発明は、請求項
１に記載の発明において、ノイズ信号処理回路の特性を
変化させる調整手段を有するように構成されたものであ
り、複数の応用に対して、適応させることができるとい
う作用を有する。

【００１６】本発明の請求項１０に記載の発明は、請求
項１に記載の発明において、ノイズ信号処理回路はディ
ジタル信号処理回路によって構成し、ソフトウェアによ
ってその特性を変化させるように構成したものであり、
複数の応用に対してコンピュータなどによって簡単に適
応させることができ、自動的に適応させるシステムなど
を構築しやすいという作用を有する。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図１から図１２を用いて説明する。

【００１８】（実施の形態１）図１は本発明の第１の実
施の形態による音響再生装置の構造を示す。８ａは外周
面から内側にある凹部である。凹部８ａは開口部８ｂに
より外部空間とつながっている。開口部８ｂは空気は通
るが人の指などは入らない程度の大きさにするのが好ま
しく、ごみなどが入らないように網目のふたをしてもよ
い。また、外周面の外側にブラケットなどを取付け、マ
イク１の取付部にすき間を設けることで、外部から手な
どが入って直接マイク１に触れることができないような
凹部としてもよい。マイク１は、凹部８ａに取付けられ
る。マイク１の信号をスピーカユニット７の背面空間に
引き込むために、凹部８ａとスピーカ内部空間の間に貫
通孔を設けて、マイク１を取付けてもよい。このとき
は、スピーカボックス８におけるスピーカユニット７の
背面と前面との音響的な分離構造を維持するため、マイ
ク１と凹部８ａの取付け壁の間の密閉性が取れるように
気密材などを使用するとよい。

【００１９】図２は本発明の第１の実施の形態による音
響再生装置の電気回路の構成を示し、図２において、１
はマイクであり、２はオーディオ装置から出力される音
楽信号を入力する音楽補償回路であり、本発明による音
響再生装置から出力される音楽再生音が再びマイク１に
戻ってくる信号に等しい信号となるようにするためのバ
ンドパスフィルタ回路及び位相シフト回路からなってい
る。３はノイズ信号処理回路であり、マイク１の出力と
音楽補償回路２の出力を入力し、マイク１の出力信号か
ら音楽補償回路２の出力信号を差し引いた後のノイズ信
号を、消音のターゲットとするノイズに対し、消音点に
おける再生音が逆相になり打ち消すように、ノイズ信号
を変換するフィルタ回路により構成される。本発明によ
る音響再生装置の場合、マイクと消音点が離れているこ
とも考えられるため、このフィルタ回路は必ずしも逆相
の信号を出力するわけではない。また、マイクに何かが
ぶつかったときなどに発生する過大信号を抑制するた
め、信号が歪まないように過大入力に対しては増幅率を
抑制するコンプレッサ回路やダイナミックレンジを超え
た信号をカットするリミッタ回路などを含むこともあ
る。４は音楽信号処理回路で、オーディオ装置からの音
楽信号を、通常のオーディオ装置の一部としての音楽再
生に適した信号に変換する回路で、一般にはバンドパス
フィルタ回路などが用いられる。５は信号加算回路であ
り、ノイズ信号処理回路３の出力信号と音楽信号処理回
路４の出力信号を電気的に加算する加算回路で構成され
る。６は電力増幅回路であり、信号加算回路５の出力を
電力増幅する。７はスピーカユニットであり、電力増幅
回路６にて駆動される。８はスピーカボックスであり、
スピーカユニット７を取付けることでスピーカユニット
７の前面と背面を音響的に分離するように構成され、例
えばスピーカユニット７とスピーカボックス８の接触面
に気密材などを挟んでもよい。これにより、音響的に分
離されたスピーカ内部空間が構成される。また、マイク
１は、このスピーカ内部空間の外側、例えばスピーカボ
ックス８の外壁面に取付けられる。これにより、外来の
ノイズ信号を受けやすくすることができる。

【００２０】次にこれらの動作を説明する。まず、外来
ノイズのない音響空間でオーディオ装置から音楽信号が
入ってきたときは、音楽信号は、音楽信号処理回路４及
び音楽補償回路２に入力される。音楽信号処理回路４を
通った信号は、信号加算回路５、電力増幅回路６を経て
スピーカユニット７で電気信号から音響信号に変換され
音楽再生音が出力される。このとき、マイク１は音楽再
生音を受けるが、これと等しくなるように変換された信
号が音楽補償回路２から出力されるためノイズ信号処理
回路３の出力はゼロとなり、音楽再生に対して影響を与
えない。

【００２１】次に、音楽信号がない状態で外来ノイズが
入ってきた場合には、マイク１がノイズ信号を受け、ノ
イズ信号処理回路３により消音点で逆相になるような信
号に変換され、信号加算回路５、電力増幅回路６を経て
スピーカユニット７で電気信号から音響信号に変換され
ノイズ再生音が出力される。消音点においては、外来ノ
イズとノイズ再生音が相殺し、ノイズ音圧レベルを低下
させる。

【００２２】そして、音楽信号と外来ノイズが同時に入
ってきたときは、以上に示したことから、それぞれ独立
に音楽再生音とノイズ再生音が出力される。よって消音
点では、音楽再生音は外来ノイズがないときと同様のま
ま、外来ノイズ自身はそのレベルが低下することとな
る。

【００２３】以上の構成により、音楽信号の再生能力は
そのままに、外来ノイズが入ってきたときは、そのレベ
ルを低下させ、音楽再生音を外来ノイズがないときのよ
うに聴きやすくするという効果が得られる。また、図３
に車両に搭載する場合の例を示すが、シート下などに配
置し、従来のサブウーハなどと同様の接続を行うだけで
容易に設定できる。また、マイク１も本発明の音響再生
装置に取付けられているために、乗員の体が触れたりす
るのを防ぐことができる。また、車両に搭載する場合
は、ロードノイズに起因し、低周波の空洞共鳴によって
発生する、こもり音を低減する目的で用いられることが
多く、この場合、その他のノイズ、例えば風きり音など
は不要なノイズとなり、マイク１はこれを受けない方が
望ましい。この点から、マイク１をシート下に配置する
ことは効果的である。また、音源であるスピーカユニッ
ト７とマイク１が近い距離にあるため、例えば、車両の
ドアなどを開け閉めして音響空間の特性が変化しても、
本発明の音響再生装置がもつ伝達特性には影響しにくい
ため、ハウリングなどの異常現象を起こしにくいという
効果ももつ。

【００２４】（実施の形態２）本発明の第２の実施の形
態は、スピーカボックス８の凹部８ａに吸音材を入れた
構成としたものである。一般に本発明の音響再生装置に
おいて消音しようとしているノイズの周波数は３０−１
００Ｈｚ付近であり、通常吸音材はこの付近の周波数の
音を吸収することはないため、それ以外の周波数のノイ
ズを抑制することにより、電気回路による信号処理を軽
減することができる。

【００２５】（実施の形態３）図４は本発明の第３の実
施の形態による音響再生装置を示す。図４において、実
施の形態１に示したものと同様の構成については、その
詳しい説明を省略する。１０はプリント基板であり、マ
イク１、音楽補償回路２、ノイズ信号処理回路３、音楽
信号処理回路４、信号加算回路５、電力増幅回路６を実
装する。９はコネクタであり、本発明の音響再生装置を
動作させるための電源、音楽信号などを接続するために
用いることがあり、これもプリント基板１０に実装され
る。プリント基板１０は、スピーカボックス８に固定さ
れるように構成されており、固定されることによりスピ
ーカボックス８に設けられた隔離壁とプリント基板１０
の間で、スピーカユニット前面空間となる外部空間と遮
断されたスピーカユニット背面空間を構成する。また、
それと同時にスピーカボックス８の外周内部でかつスピ
ーカユニット背面空間の外側に凹部８ａを構成する。プ
リント基板１０において、スピーカボックス８に設けら
れた隔離壁との密着部には部品を実装しないこととし、
組立にあたっては密着部に気密材などを挟み込むことが
望ましい。コネクタ９及びマイク１は、凹部８ａに配置
されるようにプリント基板上の規定位置に実装されてい
る。またコネクタ９はペアとなるコネクタを抜き差しで
きるように、またマイク１は、外部から触れにくいよう
な位置に配置することが望ましい。

【００２６】これらの動作は実施の形態１に示したもの
と同様であるので説明は省略する。

【００２７】以上の構成により、スピーカボックスにお
いて複雑な密閉構造をとる必要がなく、組立が容易にな
り、ゆえにコスト低減にもつながるという効果が得られ
る。

【００２８】（実施の形態４）図５は本発明の第４の実
施の形態による音響再生装置を示す。図５において、実
施の形態１に示したものと同様の構成については、その
詳しい説明を省略する。図５において、１５は補助ユニ
ットであり、その外周面から内側にマイク１が取付けら
れるようになっており、またマイク１からの信号を取り
出すためのハーネスが取付けられており、このハーネス
はコネクタ９へのメインハーネスを接続するためのペア
コネクタを介してコネクタ９からスピーカボックス８の
内部に電気的に接続される。また、補助ユニット１５は
スピーカボックス８の外周面に取付けられるように構成
されている。

【００２９】これらの動作は実施の形態１に示したもの
と同様であるので説明は省略する。

【００３０】以上の構成により、従来の音楽再生のみを
目的とした音響再生装置と本発明におけるノイズ低減機
能をもつ音響再生装置の大部分を共有化することができ
る。これにより製造における金型コストを低減し、ノイ
ズ低減機能が必要なときのみその機能を付加することが
できるという効果が得られる。

【００３１】（実施の形態５）図６は本発明の第５の実
施の形態による音響再生装置を示す。図６において、実
施の形態１に示したものと同様の構成については、その
詳しい説明を省略する。図６において、１１は第２のマ
イクであり、スピーカボックス８のスピーカユニット背
面空間内部に固定される。プリント基板１０を用いる場
合で、プリント基板１０がスピーカユニット背面空間の
内部に固定される場合には、第２のマイク１１をプリン
ト基板１０に実装してもよい。１２は音響帰還制御回路
であり、第２のマイク１１の出力を入力とし、出力音圧
特性を制御するためのフィルタ回路などで構成される。
５は信号加算回路であり、ノイズ信号処理回路３と音楽
信号処理回路４と音響帰還制御回路１２の出力を入力と
し、電気的に加算する加算回路で構成される。

【００３２】次にこれらの動作を説明する。外来ノイ
ズ、音楽信号の処理は実施の形態１に示したものと同様
につき、その詳しい説明を省略する。

【００３３】スピーカユニット７が駆動されると、スピ
ーカボックス８から放出される出力音圧とは逆位相の音
圧がスピーカボックス８のスピーカユニット背面空間の
内部に発生する。この音圧を第２のマイク１１で受け、
音響帰還制御回路１２を介して信号加算回路５により元
の音楽信号に、この放出された信号を帰還させることに
より、出力音圧を制御することができる。よって、本発
明の音響再生装置が好ましい出力音圧となるようにチュ
ーニングすることができる。また、外来ノイズ処理、マ
イク１による帰還信号を用いるため、音響帰還の動作
が、ノイズ信号処理に影響を与えることはない。

【００３４】以上の構成により、出力音圧特性を制御す
ることによりよりよい音響特性を実現するとともに、ノ
イズ低減をも実現できるという効果が得られる。

【００３５】（実施の形態６）図７は本発明の第６の実
施の形態による音響再生装置を示し、図７において、実
施の形態５に示したものと同様の構成については、その
詳しい説明を省略する。図７において、２は音楽補償回
路であり、第２のマイク１１の出力を入力し、本発明に
よる音響再生装置から出力される音楽再生音が再びマイ
ク１に戻ってくる信号に等しい信号となるようにするた
めのフィルタ回路からなっている。マイク１１の出力
は、本発明による音響再生装置から出力される音圧特性
に類似した信号であるため、音楽補償回路２のフィルタ
回路は、本発明による音響再生装置が配置される音響空
間の伝達関数を模擬するだけの簡単なものとなる。

【００３６】次にこれらの動作を説明する。音楽信号、
音響帰還信号の処理は実施の形態５に示したものと同様
につき、その詳しい説明を省略する。

【００３７】ノイズ信号処理回路３の入力とするための
音楽補償回路２には、本発明による音響再生装置から出
力される音圧特性に類似した信号が第２のマイク１１か
ら入力されてもマイク１で受ける信号に等しくなるよう
に変換される。

【００３８】以降の動作に関しては、実施の形態１に示
したものと同様である。

【００３９】以上の構成により、音楽補償回路２の構成
を簡素化できるため、部品コストが低減でき、また、音
楽補償の動作をより正確なものにするという効果が得ら
れる。

【００４０】（実施の形態７）図８は本発明の第７の実
施の形態による音響再生装置のフェイルセーフ機能に関
する部分のブロック図を示す。その他の部分について
は、実施の形態１に示すものと同様であるため、その説
明は省略する。図８において、１３は位置認識手段であ
り、本発明の音響再生装置が配置される音響空間内にお
いて、所定の位置から移動する、もしくは音響的に異な
る環境に置かれた場合に出力がアクティブとなるように
構成されている。例えば、位置認識手段１３は所望のキ
ーにより、アクティブ出力するように構成されており、
所望のキーは、本発明の音響再生装置を所定の位置に置
くことで自動的に挿入されるように構成される。他の例
として、所定位置には磁石が埋め込まれており、位置認
識手段１３はこの磁石に反応してインアクティブの状態
を保つが、所定位置を外れた場合は、アクティブになる
ように構成される。また、他の例として、位置認識手段
１３はコネクタ９の近傍にあり、またコネクタ９のペア
は本発明の音響再生装置を配置する正しい位置のみに届
くような長さのハーネスに取付けられており、また汎用
的なコネクタに位置認識手段１３とカップリングさせる
ための、例えば突起のような特殊構造を持っている。位
置認識手段１３は複数存在してもよい。１４はフェイル
セーフ回路であり、位置認識手段１３の出力を入力と
し、位置認識手段１３の出力がアクティブとなったとき
その出力もアクティブとなる。複数の位置認識手段１３
がある場合には、それらのいずれかがアクティブとなれ
ば、その出力もアクティブとなる。３はノイズ信号処理
回路であり、マイク１の出力、音楽補償回路２の出力の
ほかに、フェイルセーフ回路１４の出力を入力し、フェ
イルセーフ回路の出力がアクティブになると、ノイズ信
号の出力を出さないようにするスイッチを含んでいる。

【００４１】次にこれらの動作を説明する。外来ノイ
ズ、音楽信号の処理は実施の形態１に示したものと同様
につき、その詳しい説明を省略する。

【００４２】ノイズを低減するためには、その音響空間
内部において、ある配置位置を特定して、ノイズ信号処
理回路のフィルタ特性を設定する必要があるが、正しい
位置からずれると、ノイズ低減の効果は小さくなった
り、逆にノイズが増加したりする。

【００４３】今、本発明の音響再生装置が所定位置から
動かされたとすると、位置認識手段１３の出力がアクテ
ィブとなり、フェイルセーフ回路１４の出力もアクティ
ブとなる。よって、ノイズ信号処理回路の出力が停止
し、本発明の音響再生装置から出力されるのは、音楽信
号のみとなり、ノイズ低減の動作は停止する。これによ
り、ノイズの低減はなくなるが、誤った制御により、ノ
イズを増加させてしまうことを防止することができる。

【００４４】以上の構成により、車両などへの搭載が容
易な分、配置位置を消音効果の少ない、または得られな
い場所に移動させたときは、異常制御を起こさないよう
にノイズ低減の動作を停止することができるという効果
が得られる。

【００４５】（実施の形態８）図９は本発明の第８の実
施の形態による音響再生装置のフェイルセーフ機能に関
する部分のブロック図を示す。その他の部分について
は、実施の形態１もしくは実施の形態７に示すものと同
様であるため、その説明は省略する。なお、この場合、
自動車などへの搭載を前提としている。図９において、
１３は位置認識手段であり、マイク１の出力、音楽補償
回路２の出力及び、自動車の車速信号を入力とする。こ
こで、車速信号は、車速が０のときのみアクティブ信号
を出力するものとする。位置認識手段１３はマイク１の
出力と音楽補償回路２の出力を比較し、その差が本発明
の音響再生装置を所定の位置に配置したときに、音楽補
償回路２がもつ補正誤差としての許容値以上となった場
合に、アクティブの出力となるように構成される。ただ
し、この比較は、車速信号がアクティブのときのみ行わ
れる。

【００４６】次にこれらの動作を説明する。外来ノイ
ズ、音楽信号の処理は実施の形態１もしくは実施の形態
７に示したものと同様につき、その詳しい説明を省略す
る。

【００４７】まず、本発明の音響再生装置が所定の位置
に置かれた場合について説明する。車速が０で位置認識
手段１３においてマイク１からの出力と音楽補償回路２
からの出力が比較されるとき、音楽信号が存在する場合
には、マイク１からの出力は、その音楽信号の帰還分だ
けであるため、それらの差は、音楽補償回路２における
補正誤差以内となる。したがって、位置認識手段１３の
出力はインアクティブとなる。また、音楽信号が存在し
ない場合には、マイク１からの出力はないはずであるの
で、位置認識手段１３における比較結果もインアクティ
ブとなる。また、音楽信号があまりにも小さいときに
は、位置認識手段１３における正しい比較が困難となる
場合も考えられるため、比較を行う条件として、音楽信
号のある最低レベルを設定し、それ以上の音楽信号が入
力されたときのみ比較動作を行うようにしてもよい。

【００４８】次に、本発明の音響再生装置を所定の位置
から移動した場合について説明する。車速が０で位置認
識手段１３においてマイク１からの出力と音楽補償回路
２からの出力が比較されるとき、音響空間の伝達関数が
変化するため、マイク１からの出力と、音楽補償回路２
の出力とに差が生じる。この伝達関数の変化はノイズ信
号処理回路３の特性にも誤差を生じさせるため、この状
態で、ノイズ低減動作を行っても、効果は小さくなり、
さらには、逆効果となりノイズが増加することも考えら
れる。よって、位置認識手段１３における比較の差が大
きくなった場合には、出力をアクティブとし、ノイズ低
減動作を停止することができる。

【００４９】以上の構成により、車両側の構造に頼らず
に自ら位置認識機能を動作させることができ、配置位置
を変更した場合に異常制御を起こさないようにノイズ低
減の動作を停止することができるという効果が得られ
る。

【００５０】（実施の形態９）図１０は本発明の第９の
実施の形態による音響再生装置のノイズ信号処理回路に
関する部分のブロック図を示す。その他の部分について
は、実施の形態１に示すものと同様であるため、その説
明は省略する。図１０において、３はノイズ信号処理回
路であり、ゲインアンプ、各種フィルタなどで構成する
ことが可能であるが、一例としてゲインアンプとバンド
パスフィルタで構成した場合について説明する。１６は
フィルタ特性切替スイッチであり、ノイズ信号処理回路
３に接続され、ノイズ信号処理回路３の各定数を切替え
ることができるように構成される。ノイズ信号処理回路
３のゲインアンプにおいては、複数のゲイン切替抵抗を
もっており、フィルタ特性切替スイッチ１６に含まれる
スイッチの一つが接続される。また、ノイズ信号処理回
路３のバンドパスフィルタにおいては複数のカットオフ
周波数切替抵抗またはコンデンサをもっており、フィル
タ特性切替スイッチ１６に含まれるスイッチの他の一つ
が接続される。以上の切替抵抗、切替コンデンサの値
は、本発明の音響再生装置が消音のためにいくつかの音
響空間に配置されたときに、その消音性能が効果的に得
られる値に設定されている。

【００５１】次にこれらの動作を説明する。外来ノイ
ズ、音楽信号の処理は実施の形態１に示したものと同様
につき、その詳しい説明を省略する。

【００５２】本発明の音響再生装置がノイズ信号処理回
路３の各定数を設定する際に用いられた既知の音響空間
に配置された場合には、それに応じた定数になるよう
に、フィルタ特性切替スイッチ１６を切替えればよい。

【００５３】また、本発明の音響再生装置が、ノイズ信
号処理回路３の各定数を設定する際に用いられていない
未知の音響空間に配置された場合には、ゲイン切替抵
抗、カットオフ周波数切替抵抗またはコンデンサの数を
十分多くしておけば、これらをフィルタ特性切替スイッ
チ１６で切替えることにより、最適な消音特性を得るこ
とができる。

【００５４】以上の構成により、一つの音響再生装置の
切替スイッチを調整することにより複数の既知音響空間
の消音を実現でき、また切替の数を十分多くすることに
より、未知の音響空間の消音を実現できるという効果が
得られる。

【００５５】（実施の形態１０）本発明の第１０の実施
の形態による音響再生装置は、ノイズ信号処理回路３に
関する部分以外については、実施の形態１に示すものと
同様であるため、その説明は省略する。ノイズ信号処理
回路３は、ディジタル的に情報を記憶するためのメモリ
をもっており、ゲインアンプ、フィルタなどで構成要素
はメモリの情報によりその定数を設定することが可能で
ある。さらに具体的にはＤＳＰなどのディジタル信号処
理回路がよく用いられ、トランスバーサルフィルタなど
のディジタルフィルタがよく用いられる。これにより、
本発明の音響再生装置において、ノイズ信号処理回路３
の定数を外部から設定することができるように構成する
ことができる。

【００５６】次にこれらの動作を説明する。例えば車室
内などのある音響空間のノイズ特性を測定すれば、ノイ
ズの周波数に対する音圧レベルを得ることができる。こ
のとき、ある周波数で大きな音圧レベルを示すものがあ
れば、それを消音するものとする。この周波数における
音響再生装置本来の特性とのゲインずれ、位相ずれ、発
振余裕などを比較すると、ノイズ信号処理回路３におけ
る信号処理パターンを計算することができる。これは、
消音したいポイントに誤差マイクを配置したときに、こ
こでのノイズレベルが極小となるようなフィルタ定数と
して定義することができ、また一般の適応システムなど
を用いて、事前に求めることもできる。アナログ信号処
理回路においては、バンドパスフィルタのゲイン・中心
周波数・Ｑ定数、及び位相シフタの移相量などの定数で
表すことができ、またディジタル信号処理回路において
は、タップ数ｎのトランスバーサルフィルタにおけるｎ
個の定数Ａ０、Ａ１…Ａ（ｎ−１）として表すことがで
きる。また、これらアナログ信号処理回路の定数はディ
ジタル信号処理回路の定数へ近似変換できることが知ら
れている。

【００５７】図１１に、これを実現するためのフローの
一例を示す。Ｐ１は外部入力読取ステップであり、一例
としてスイッチ状態の判定を用いることができる。アナ
ログ信号処理におけるバンドパスフィルタのゲイン・中
心周波数・Ｑ定数、及び位相シフタの移相量をそれぞれ
何段階かに設定しておき、またそれら全ての組み合わせ
に対するトランスバーサルフィルタの定数Ａ０、Ａ１…
Ａ（ｎ−１）をあらかじめＲＯＭメモリに記憶してお
く。これにより、外部入力読取ステップＰ１において
は、定められたスイッチ情報を読み取ることにより、用
いるべきトランスバーサルフィルタの種類を決定するこ
とができる。Ｐ２はフィルタ定数設定ステップであり、
そのトランスバーサルフィルタの種類に応じた定数をＲ
ＯＭメモリから読み出せばよい。また、外部入力読取ス
テップＰ１のもう一つの例として、データ通信を用いる
ことが考えられる。スイッチ情報の代わりに、等価な情
報をデータ通信機能により受信することで、上記と同等
の構成とすることができるが、この場合、トランスバー
サルフィルタの定数そのものを受信することにより、Ｒ
ＯＭメモリにあらかじめデータを設定する必要をなくす
こともできる。Ｐ３はノイズ信号入力ステップであり、
マイク１で受けたアナログ信号をディジタル信号に変換
する。Ｐ４はトランスバーサルフィルタなどによるディ
ジタル信号処理ステップであり、ステップＰ２で設定し
フィルタ定数に基づいてフィルタリングされた信号に変
換される。Ｐ５はノイズ信号出力ステップで、ディジタ
ル信号がアナログ信号に戻される。Ｊ１はリセットの判
定ステップであり、ノイズ信号入力ステップＰ３に戻る
か、外部入力読取ステップＰ１に戻るかの判定を行う。
このリセット判定ステップＪ１をなくして、電源のリセ
ットなどによるシステム立ち上げなおしによるリセット
を用いてもよい。

【００５８】また、通信手段を設けることにより、任意
の音響空間に本発明の音響再生装置を配置するだけで自
動的に最も効果的な消音特性が得られるように調整する
ようなシステムを構成することができる。図１２にその
調整フローを示す。Ｐ６は音響空間のノイズ特性測定ス
テップであり、音響空間において消音しようとしている
ノイズが発生している状態でそのノイズの周波数分布を
測定する。Ｐ７は消音周波数の選定ステップであり、通
常最も大きなレベルを示す消音周波数を選定する。Ｐ８
はフィルタ定数の計算ステップであり、その周波数にお
けるゲインずれ、位相ずれ及び周辺周波数における発振
余裕などからフィルタ定数を計算する。Ｐ９はディジタ
ルフィルタへの変換ステップであり、ステップＰ８で得
られた値を、トランスバーサルフィルタの定数に変換す
る。この値を通信手段により本発明の音響再生装置に設
定することで、消音動作させることができる。

【００５９】以上の調整フローは本発明の音響再生装置
の外部装置として構成することも可能であるが、その調
整システムを本発明の音響再生装置に内蔵すれば、任意
の音響空間に本発明の音響再生装置を配置するだけで自
己完結的に、消音特性を自動調整することも可能であ
る。

【００６０】また、上記においてノイズ信号処理回路３
のみをディジタル信号処理回路で実現する場合について
示したが、音楽補償回路２、音楽信号処理回路４、信号
加算回路５などもディジタル信号処理回路で構成しても
よい。

【００６１】以上の構成により、外部からの調整により
複数の音響空間の消音を実現でき、また、定数設定をデ
ィジタルの情報で管理できるため、任意の音響空間に対
する自動調整などのシステムを構築できるという効果が
得られる。

【００６２】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、従来のサ
ブウーハなどと同様に非常に簡単に車両などに搭載する
ことができ、特にこもり音として知られる不快なロード
ノイズなどを乗員の耳もとにおいて効果的に低減するこ
とができる。

【００６３】またシート下などに配置することによりマ
イクが制御不可能な不要ノイズを受けにくくし、乗員が
マイクに触れたり、窓を開けて風が入ってきたりしたと
きに起こるような異常制御するのを防止することができ
る。

【００６４】そして、車両などへの搭載が容易な分、配
置位置を消音効果の少ない、または得られない場所に移
動させたときは、異常制御を起こさないように消音動作
を停止することができるという有利な効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態による音響再生装置
に使用するスピーカの断面図

【図２】同じく電気回路を示すブロック図

【図３】同じく車両への搭載例を示す模式図

【図４】本発明の第３の実施の形態による音響再生装置
に使用するスピーカの断面図

【図５】本発明の第４の実施の形態による音響再生装置
に使用するスピーカの断面図

【図６】本発明の第５の実施の形態による音響再生装置
を示すブロック図

【図７】本発明の第６の実施の形態による音響再生装置
を示すブロック図

【図８】本発明の第７の実施の形態による音響再生装置
を示す要部のブロック図

【図９】本発明の第８の実施の形態による音響再生装置
を示す要部のブロック図

【図１０】本発明の第９の実施の形態による音響再生装
置を示す要部のブロック図

【図１１】本発明の第１０の実施の形態による音響再生
装置を示す要部の動作説明図

【図１２】その変形例を示す要部の動作説明図

【図１３】従来の音響再生装置の車両へ搭載例を示す模
式図

【符号の説明】

１ マイク ２ 音楽補償回路 ３ ノイズ信号処理回路 ４ 音楽信号処理回路 ５ 信号加算回路 ６ 電力増幅回路 ７ スピーカユニット ８ スピーカボックス ９ コネクタ １０ プリント基板 １１ 第２のマイク １２ 音響帰還制御回路 １３ 位置認識手段 １４ フェイルセーフ回路 １５ 補助ユニット １６ フィルタ特性切替スイッチ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3D020 BA10 BB01 BC02 BD07 BD14 BE03 5D020 AD08 CC01 CC02 CC04

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内部に取付けたスピーカユニットの背面
   と前面とを音響的に分離し、かつ外周に開放された凹部
   をもつスピーカボックスと、前記スピーカボックスの凹
   部に周囲音を収音するように取付けられたマイクと、前
   記スピーカユニットと前記マイクを電気的に接続し、前
   記マイクで検知した音に基づいた音を前記スピーカユニ
   ットから出力するように構成された電気回路からなり、
   前記電気回路は、音楽信号を入力とする音楽補償回路
   と、マイクの出力と前記音楽補償回路の出力を入力とす
   るノイズ信号処理回路と、音楽信号を入力とする音楽信
   号処理回路と、前記ノイズ信号処理回路の出力と前記音
   楽信号処理回路の出力を入力とする信号加算回路と、前
   記信号加算回路の出力を入力としスピーカユニットを駆
   動する電力増幅回路からなる音響再生装置。
2. 【請求項２】 凹部に吸音材を含む請求項１に記載の音
   響再生装置。
3. 【請求項３】 マイクと電気回路を実装するプリント基
   板を有し、スピーカボックスは前記プリント基板を取付
   けることで、スピーカユニット背面空間とその外側の凹
   部を分離するように構成され、前記マイクが前記凹部に
   配置されるように構成した請求項１に記載の音響再生装
   置。
4. 【請求項４】 マイクを実装するマイク補助ユニットを
   有し、前記マイク補助ユニットはスピーカボックスの外
   部に支持され、マイクとノイズ信号処理回路がコネクタ
   を介して電気的に接続されるように構成される請求項１
   に記載の音響再生装置。
5. 【請求項５】 前記マイクを第１のマイクとし、スピー
   カボックスのスピーカユニット背面空間に取付けられた
   第２のマイクと、前記第２のマイクの出力を入力とする
   音響帰還制御回路と、ノイズ信号処理回路の出力と音楽
   信号処理回路の出力と音響帰還制御回路の出力を入力と
   する信号加算回路を有する請求項１に記載の音響再生装
   置。
6. 【請求項６】 音楽補償回路の入力として音楽信号の変
   わりにスピーカユニット背面空間に取付けられた第２の
   マイクの出力を用いる構成による請求項５に記載の音響
   再生装置。
7. 【請求項７】 音響空間内の規定位置を認識する位置認
   識手段と、前記位置認識手段の出力を入力としノイズ信
   号処理回路の出力を制御するフェイルセーフ回路を有す
   る請求項１に記載の音響再生装置。
8. 【請求項８】 位置認識手段は音楽補償回路の出力とマ
   イクの出力と車速信号とを入力するように構成された請
   求項７に記載の音響再生装置。
9. 【請求項９】 ノイズ信号処理回路の特性を変化させる
   調整手段を有する請求項１に記載の音響再生装置。
10. 【請求項１０】 ノイズ信号処理回路はディジタル信号
    処理回路によって構成され、ソフトウェアによってその
    特性を変化させる調整手段を有する請求項１に記載の音
    響再生装置。