JP3101098B2 - ノイズキャンセラ用スピーカシステム - Google Patents
ノイズキャンセラ用スピーカシステムInfo
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- JP3101098B2 JP3101098B2 JP28993292A JP28993292A JP3101098B2 JP 3101098 B2 JP3101098 B2 JP 3101098B2 JP 28993292 A JP28993292 A JP 28993292A JP 28993292 A JP28993292 A JP 28993292A JP 3101098 B2 JP3101098 B2 JP 3101098B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はノイズキャンセラ用スピ
ーカシステムに関し、更に詳しくは、音源が発生する音
の特性を予め用意しておき、音源からの音の特性に対応
して予め用意されたデータに基づいてスピーカより逆位
相の音を発生することにより消音を行うノイズキャンセ
ラ用スピーカシステムに関する。
ーカシステムに関し、更に詳しくは、音源が発生する音
の特性を予め用意しておき、音源からの音の特性に対応
して予め用意されたデータに基づいてスピーカより逆位
相の音を発生することにより消音を行うノイズキャンセ
ラ用スピーカシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のノイズキャンセラ用スピーカシス
テムでは、図２に示すように、マイクロホンを使用して
騒音源からの音とスピーカから発生される音との誤差成
分を検出し、この誤差成分を音圧制御装置にフィードバ
ックして消音を行うようにしていた。この種の装置は特
開平２−２５１９９号公報に記載されている。
テムでは、図２に示すように、マイクロホンを使用して
騒音源からの音とスピーカから発生される音との誤差成
分を検出し、この誤差成分を音圧制御装置にフィードバ
ックして消音を行うようにしていた。この種の装置は特
開平２−２５１９９号公報に記載されている。
【０００３】尚、このようなノイズキャンセラ用スピー
カシステムは、種々の騒音に対して対応することができ
るため、広く一般に使用されている。また、図３に示す
ように、マイクロホンを２本用意して、騒音を検出する
マイクロホンと騒音及び消音結果を検出するマイクロホ
ンとに分け、双方のマイクロホンの出力を差動増幅する
ことで消音効果を更に高めたものが、特開昭６４−５８
２００号公報に記載されている。
カシステムは、種々の騒音に対して対応することができ
るため、広く一般に使用されている。また、図３に示す
ように、マイクロホンを２本用意して、騒音を検出する
マイクロホンと騒音及び消音結果を検出するマイクロホ
ンとに分け、双方のマイクロホンの出力を差動増幅する
ことで消音効果を更に高めたものが、特開昭６４−５８
２００号公報に記載されている。
【０００４】しかし、以上のようなノイズキャンセラ用
スピーカシステムでは、マイクロホンやマイクアンプを
使用するために、装置が大型化し、構成や配線が複雑化
する問題を有している。
スピーカシステムでは、マイクロホンやマイクアンプを
使用するために、装置が大型化し、構成や配線が複雑化
する問題を有している。
【０００５】そこで、図４に示すようなマイクロホンを
使用しない装置が考案されている。このシステムでは、
騒音源として自動車のエンジンのようなものを想定して
いる。そして、エンジンが制御器からの指示でエンジン
の回転数を変えるものであるとする。このようなとき、
エンジンの回転数と騒音との関係を予め測定し、そのデ
ータを音圧制御装置内に格納しておく。
使用しない装置が考案されている。このシステムでは、
騒音源として自動車のエンジンのようなものを想定して
いる。そして、エンジンが制御器からの指示でエンジン
の回転数を変えるものであるとする。このようなとき、
エンジンの回転数と騒音との関係を予め測定し、そのデ
ータを音圧制御装置内に格納しておく。
【０００６】そして、この制御器からの指示を受けた音
圧制御装置が、回転数と騒音との格納データに基づい
て、騒音と逆位相の音声信号をスピーカに与える。この
ようにして、スピーカからの音により消音が行われる。
圧制御装置が、回転数と騒音との格納データに基づい
て、騒音と逆位相の音声信号をスピーカに与える。この
ようにして、スピーカからの音により消音が行われる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】この図４に示した構成
のノイズキャンセラ用スピーカシステムの場合、スピー
カで実際に電気音響変換により得られた音が所望の音と
異なることがある。例えば、スピーカのコーン振動板の
位相遅れが予め想定された位置遅れと異なる場合であ
る。このような場合は、この位相の遅れにより、消音の
効果が低下することになる。この位相の遅れは、スピー
カ個々のばらつきや、経時変化により発生するものであ
る。
のノイズキャンセラ用スピーカシステムの場合、スピー
カで実際に電気音響変換により得られた音が所望の音と
異なることがある。例えば、スピーカのコーン振動板の
位相遅れが予め想定された位置遅れと異なる場合であ
る。このような場合は、この位相の遅れにより、消音の
効果が低下することになる。この位相の遅れは、スピー
カ個々のばらつきや、経時変化により発生するものであ
る。
【０００８】以上のような理由により、入力信号に対す
るスピーカ発生音の位相は変化することがあり、消音効
果が大きく低下することがある。このようにスピーカ入
力信号と実際に放射される音との差を補正するものとし
て、モーショナルフィードバック（以下、ＭＦＢと称す
る）が提案されている。この方式は特開昭６３−３０２
６９９号公報に記載されている。これは、スピーカの振
動に対応する信号（モーショナル電圧）を電力増幅部の
入力に帰還することにより動作歪を低減するフィードバ
ックである。この方式では、回路が複雑化し、コストア
ップにつながる問題を有していた。
るスピーカ発生音の位相は変化することがあり、消音効
果が大きく低下することがある。このようにスピーカ入
力信号と実際に放射される音との差を補正するものとし
て、モーショナルフィードバック（以下、ＭＦＢと称す
る）が提案されている。この方式は特開昭６３−３０２
６９９号公報に記載されている。これは、スピーカの振
動に対応する信号（モーショナル電圧）を電力増幅部の
入力に帰還することにより動作歪を低減するフィードバ
ックである。この方式では、回路が複雑化し、コストア
ップにつながる問題を有していた。
【０００９】本発明は上記従来技術の問題点に鑑みてな
されたものであり、その目的は、スピーカの個々の性能
のばらつきや経時変化にかかわらず一定の消音効果を得
ることが可能なノイズキャンセラ用スピーカシステムを
実現することにある。
されたものであり、その目的は、スピーカの個々の性能
のばらつきや経時変化にかかわらず一定の消音効果を得
ることが可能なノイズキャンセラ用スピーカシステムを
実現することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記した課題を解決する
手段は、音源からの騒音の特性に対応して予め用意され
たデータに基づいてスピーカより逆位相の音を発生する
ことにより消音を行うノイズキャンセラ用スピーカシス
テムにおいて、スピーカのインピーダンス特性を検出す
るインピーダンス特性検出手段と、逆位相の音声信号を
発生すると共に、インピーダンス特性検出手段により検
出されたインピーダンス特性を参照してスピーカの振動
板の位相，振幅を検出し、位相並びに振幅の初期値と検
出値との差により逆位相の音声信号を制御する音圧制御
手段とを備えたことを特徴とするものである。
手段は、音源からの騒音の特性に対応して予め用意され
たデータに基づいてスピーカより逆位相の音を発生する
ことにより消音を行うノイズキャンセラ用スピーカシス
テムにおいて、スピーカのインピーダンス特性を検出す
るインピーダンス特性検出手段と、逆位相の音声信号を
発生すると共に、インピーダンス特性検出手段により検
出されたインピーダンス特性を参照してスピーカの振動
板の位相，振幅を検出し、位相並びに振幅の初期値と検
出値との差により逆位相の音声信号を制御する音圧制御
手段とを備えたことを特徴とするものである。
【００１１】
【作用】この発明において、音圧制御手段が発生する消
音用の逆位相の音はスピーカから放射される。この際、
インピーダンス特性検出手段によりスピーカのインピー
ダンス特性が検出され、このようにして検出されたイン
ピーダンス特性に基づいてスピーカの振動板の位相並び
に振幅が求められる。そして、この位相並びに振幅と予
め用意されたこれらの初期値のデータとから、スピーカ
の位相並びに振幅の補正が行われる。これにより、消音
用の逆位相の音は所望の位相並びに振幅に保たれる。
音用の逆位相の音はスピーカから放射される。この際、
インピーダンス特性検出手段によりスピーカのインピー
ダンス特性が検出され、このようにして検出されたイン
ピーダンス特性に基づいてスピーカの振動板の位相並び
に振幅が求められる。そして、この位相並びに振幅と予
め用意されたこれらの初期値のデータとから、スピーカ
の位相並びに振幅の補正が行われる。これにより、消音
用の逆位相の音は所望の位相並びに振幅に保たれる。
【００１２】
【実施例】以下図面を参照して、本発明の実施例を詳細
に説明する。図１は本発明の一実施例の構成を示す構成
図である。制御部１はモータやエンジンの回転数を制御
するものであり、この制御部１により制御されるモー
タ，エンジンが回転数に応じて騒音を発生するため騒音
源２となる。一方、音圧制御部５は消音用の音データを
発生する制御部５ａと位相振幅補正を行う補正部とから
構成されている。制御部５ａには、制御部からの指示に
基づいて騒音源２が駆動された場合の騒音（若しくはこ
れを打ち消すための音）のデータが格納されている。そ
して、このようにして格納されたデータ並びに制御部１
からの指示に基づいて、制御部５ａが消音のための音を
発生するようになっている。音圧制御部５からの音はス
ピーカ４に供給され、この時のスピーカ４のインピーダ
ンス特性変化が抵抗６で検出される。また、Ａ／Ｄ変換
器７では抵抗で検出されたスピーカのインピーダンス特
性変化がディジタルデータに変換されて補正部５ｂに対
して補正用参照データとして供給される構成になってい
る。
に説明する。図１は本発明の一実施例の構成を示す構成
図である。制御部１はモータやエンジンの回転数を制御
するものであり、この制御部１により制御されるモー
タ，エンジンが回転数に応じて騒音を発生するため騒音
源２となる。一方、音圧制御部５は消音用の音データを
発生する制御部５ａと位相振幅補正を行う補正部とから
構成されている。制御部５ａには、制御部からの指示に
基づいて騒音源２が駆動された場合の騒音（若しくはこ
れを打ち消すための音）のデータが格納されている。そ
して、このようにして格納されたデータ並びに制御部１
からの指示に基づいて、制御部５ａが消音のための音を
発生するようになっている。音圧制御部５からの音はス
ピーカ４に供給され、この時のスピーカ４のインピーダ
ンス特性変化が抵抗６で検出される。また、Ａ／Ｄ変換
器７では抵抗で検出されたスピーカのインピーダンス特
性変化がディジタルデータに変換されて補正部５ｂに対
して補正用参照データとして供給される構成になってい
る。
【００１３】このように構成した本実施例装置の動作は
以下の通りである。騒音源２を構成するエンジン若しく
はモータは、制御部１からの指示により所定の回転数で
回転している。このとき、その回転数に基づいた周波数
の騒音を発生している。
以下の通りである。騒音源２を構成するエンジン若しく
はモータは、制御部１からの指示により所定の回転数で
回転している。このとき、その回転数に基づいた周波数
の騒音を発生している。
【００１４】このときの制御部１からの指示は騒音源２
のみならず音圧制御部５の制御部５ａにも供給されてい
る。制御部５ａは、格納されたデータ並びに制御部１か
らの指示に基づいて、消音のための音を発生するように
なっている。このとき、スピーカ４に供給される信号と
実際にスピーカ振動板から放射される音とのあいだに
は、位相でずれが生じている。このときのずれは、スピ
ーカ４のインピーダンス特性の変化として現れる。
のみならず音圧制御部５の制御部５ａにも供給されてい
る。制御部５ａは、格納されたデータ並びに制御部１か
らの指示に基づいて、消音のための音を発生するように
なっている。このとき、スピーカ４に供給される信号と
実際にスピーカ振動板から放射される音とのあいだに
は、位相でずれが生じている。このときのずれは、スピ
ーカ４のインピーダンス特性の変化として現れる。
【００１５】スピーカ４に対して角速度ωの正弦波信号
を与えたときの低域でのスピーカインピーダンスＺは、 Ｚ＝ＲE ＋ｆ1 （ω）＋ｊｆ2 （ω） …（１） となる。
を与えたときの低域でのスピーカインピーダンスＺは、 Ｚ＝ＲE ＋ｆ1 （ω）＋ｊｆ2 （ω） …（１） となる。
【００１６】ここで、ＲE ＋ｆ1 （ω）＝Ｆ1 （ω）と
して、 Ｚ＝Ｆ1 （ω）＋ｊｆ2 （ω） …（２） となる。
して、 Ｚ＝Ｆ1 （ω）＋ｊｆ2 （ω） …（２） となる。
【００１７】また、電圧Ｅv ＝Ｅsin ωｔの信号に対
し、スピーカに電流が発生すると、
し、スピーカに電流が発生すると、
【００１８】
【数１】
【００１９】（４）式より、 ｆ2 （ω）＝Ｆ1 （ω）tan θ …（５） となる。この（５）式を上記（３）式へ代入して、
【００２０】
【数２】
【００２１】となる。この（６）式より、Ｉ，Ｅ，θは
実測値として得られるので、Ｆ1 （ω），ｆ 2 （ω）を
求めることができる。
実測値として得られるので、Ｆ1 （ω），ｆ 2 （ω）を
求めることができる。
【００２２】さて、ボイスコイルの速度Ｖは以下の式で
表せる。
表せる。
【００２３】
【数３】
【００２４】ここで、Ａ ：力係数（磁束密度×ボイス
コイル線長）（ｗｂ／ｍ） ＥV ：スピーカの端子間電圧（Ｖ） ＺE ：ボイスコイル電気インピーダンス（Ω）（ＺE ＝
ＲE ＋ｊωＬE ） ＺEM：振動によって生じるモーショナルインピーダンス
（Ω） ＺME：電気インピーダンスＺE による機械インピーダン
ス（Ω） また、ＺMEは、以下の式で表せる。
コイル線長）（ｗｂ／ｍ） ＥV ：スピーカの端子間電圧（Ｖ） ＺE ：ボイスコイル電気インピーダンス（Ω）（ＺE ＝
ＲE ＋ｊωＬE ） ＺEM：振動によって生じるモーショナルインピーダンス
（Ω） ＺME：電気インピーダンスＺE による機械インピーダン
ス（Ω） また、ＺMEは、以下の式で表せる。
【００２５】
【数４】
【００２６】ここで、（８）式を（７）式に代入する
と、速度Ｖは以下の式で表せる。
と、速度Ｖは以下の式で表せる。
【００２７】
【数５】
【００２８】ここで、ＺEM＋ＺE ＝Ｚ（Ω）（Ｚ：ボイ
スコイルのインピーダンス）である。また、ＺE はＲE
（ボイスコイルの直流抵抗）に略等しいので、上記
（９）式は、以下の式で表せる。
スコイルのインピーダンス）である。また、ＺE はＲE
（ボイスコイルの直流抵抗）に略等しいので、上記
（９）式は、以下の式で表せる。
【００２９】
【数６】
【００３０】また、この（１０）式に（２）式を代入す
ると以下のようになる。
ると以下のようになる。
【００３１】
【数７】
【００３２】 ここで、Ｆ1 （ω）ｆ1 （ω）＋ｆ2 2 （ω）＝ｕ， …（１２） Ｆ1 （ω）ｆ2 （ω）−ｆ1 （ω）ｆ2 （ω）＝ｖ …（１３） とすると、（１１）式は以下のようになる。
【００３３】
【数８】
【００３４】従って、ボイスコイル速度（＝振動板速
度）の位相遅れθ′は以下のように求められる。
度）の位相遅れθ′は以下のように求められる。
【００３５】
【数９】
【００３６】また、ボイスコイル速度の実効値は以下の
ように求められる。
ように求められる。
【００３７】
【数１０】
【００３８】以上より、スピーカ４に流れる電流の最大
値並びに位相を測定すれば、振動板速度の位相，実効値
が判り、初期特性との差を打ち消すように補正すること
ができる。従って、補正部５ｂは、制御部５ａから与え
られる音声信号とＡ／Ｄ変換器７からのデータとを参照
してスピーカ振動板での誤差を検出して、この誤差を打
ち消すような補正を行って音声信号をスピーカ４に供給
する。
値並びに位相を測定すれば、振動板速度の位相，実効値
が判り、初期特性との差を打ち消すように補正すること
ができる。従って、補正部５ｂは、制御部５ａから与え
られる音声信号とＡ／Ｄ変換器７からのデータとを参照
してスピーカ振動板での誤差を検出して、この誤差を打
ち消すような補正を行って音声信号をスピーカ４に供給
する。
【００３９】このようにすることで、スピーカ４で発生
する位相遅れ等を補正することができ、所望の消音用の
音をスピーカ４から発生することができるようになる。
する位相遅れ等を補正することができ、所望の消音用の
音をスピーカ４から発生することができるようになる。
【００４０】
【発明の効果】以上実施例とともに詳細に説明したよう
に、スピーカに流れる電流の最大値並びに位相を測定し
て振動板速度の位相，実効値を求め、初期特性との差を
打ち消すように補正することで、スピーカで発生する位
相遅れ等を補正することができ、所望の消音用の音をス
ピーカから発生することができるノイズキャンセラ用ス
ピーカシステムを実現できる。
に、スピーカに流れる電流の最大値並びに位相を測定し
て振動板速度の位相，実効値を求め、初期特性との差を
打ち消すように補正することで、スピーカで発生する位
相遅れ等を補正することができ、所望の消音用の音をス
ピーカから発生することができるノイズキャンセラ用ス
ピーカシステムを実現できる。
【図１】本発明の一実施例の全体の構成を示す構成図で
ある。
ある。
【図２】従来における装置の構成を示す説明図である。
【図３】従来における装置の構成を示す説明図である。
【図４】従来における装置の構成を示す説明図である。
１ 制御部 ２ 騒音源 ４ スピーカ ５ 音圧制御部 ６ 抵抗 ７ Ａ／Ｄ変換器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H04R 3/04 F01N 1/00 H04R 3/00 310
Claims (1)
- 【請求項１】 音源からの騒音の特性に対応して予め用
意されたデータに基づいてスピーカより逆位相の音を発
生することにより消音を行うノイズキャンセラ用スピー
カシステムにおいて、 スピーカのインピーダンス特性を検出するインピーダン
ス特性検出手段と、 逆位相の音声信号を発生すると共に、インピーダンス特
性検出手段により検出されたインピーダンス特性を参照
してスピーカの振動板の位相，振幅を検出し、位相並び
に振幅の初期値と検出値との差により逆位相の音声信号
を制御する音圧制御手段とを備えたことを特徴とするノ
イズキャンセラ用スピーカシステム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28993292A JP3101098B2 (ja) | 1992-10-28 | 1992-10-28 | ノイズキャンセラ用スピーカシステム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28993292A JP3101098B2 (ja) | 1992-10-28 | 1992-10-28 | ノイズキャンセラ用スピーカシステム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06141392A JPH06141392A (ja) | 1994-05-20 |
| JP3101098B2 true JP3101098B2 (ja) | 2000-10-23 |
Family
ID=17749619
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28993292A Expired - Fee Related JP3101098B2 (ja) | 1992-10-28 | 1992-10-28 | ノイズキャンセラ用スピーカシステム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3101098B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9179237B2 (en) * | 2011-12-16 | 2015-11-03 | Bose Corporation | Virtual audio system tuning |
-
1992
- 1992-10-28 JP JP28993292A patent/JP3101098B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06141392A (ja) | 1994-05-20 |
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