JP3907215B2 - 騒音制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、騒音をキャンセルする騒音制御装置に関し、特に、本発明は、ヘッドホンタイプの騒音制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、騒音の大きい環境下において、騒音を低減して、耳を保護するパッシブ型のイアディフェンダ又はイアマットと呼ばれるヘッドセットがある。しかし、これは耳に強く抑えられるので、耳の装着感が悪い。この装着感を改良するために、アクティブ型のヘッドホン型の騒音制御装置がある。以下に、これを詳細に説明する。
【０００３】
図１３は、従来のヘッドホンタイプの騒音制御装置であって、フィードフォワード処理を行うものの構成を示す図である。なお、全図を通じて、同様の符号は、同様の構成要素を表す。本図（ａ）に示すように、ヘッドホンタイプの騒音制御装置は、ヘッドホン内に設けられ騒音のキャンセル音を出力するスピーカ１と、騒音がキャンセル音によって干渉された結果の残留音を検出して誤差信号を形成する誤差検出用マイクロフォン２と、前記スピーカ１を駆動するパワーアンプ３と、該パワーアンプ３に接続されてＤ／Ａ変換器(Digital To Analog Converter) による折り返しノイズなどの高周波成分を除去する低域通過フィルタ４と、ディジタル信号をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換器５と、誤差検出用マイクロフォン２により検出された誤差信号の高周波成分を除去する低域通過フィルタ６と、アナログ信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器(Analog To Digital Converter) ７と、フィードフォワード処理に使用するために騒音信号を直接検出する騒音検出用マイクロフォン８と、該騒音検出用マイクロフォン８により検出された騒音信号の高周波成分を除去する低域通過フィルタ９と、該低域通過フィルタ９に接続されるＡ／Ｄ変換器１０と、該Ａ／Ｄ変換器１０からのディジタル信号を入力してキャンセル信号を形成してＤ／Ａ変換器５に出力するためにＦＩＲ（Finite Impulse Response)からなる適応型フィルタ（ＡＤＦ）１１と、該適応型フィルタ１１のフィルタ係数を記憶するフィルタ用メモリ１２と、Ａ／Ｄ変換器７からの誤差信号を入力してこの誤差信号が最小になるようにフィルタ用メモリ１２に記憶するフィルタ係数を更新する係数更新部１３と、主としてスピーカ１と誤差検出用マイクロフォン２間の音の伝達特性を模擬してＡ／Ｄ変換器１０の信号を補正して係数更新部１３に供給する伝達関数補正フィルタ７０とを具備する。本図（ｂ）には、上記騒音制御装置を設けたヘッドホンの外形を示す。
【０００４】
図１４は、従来のヘッドホンタイプの騒音制御装置であって、フィードバック処理を行うものの構成を示す図である。本図の構成で、図１３と異なるものは、適応型フィルタ１１へ入力され適応型フィルタ１１の制御対象である騒音信号を形成するために、適応型フィルタ１１からキャンセル信号を前記伝達関数補正フィルタ７０と同一構成の伝達特性補正フィルタ７１により補正して、フィードバックされた信号とＡ／Ｄ変換器７の誤差信号を合成し、再現された騒音信号を適応型フィルタ１１の入力側に出力する合成部１４などが設けられる。上記騒音制御装置を設けたヘッドホンの外形は、図１２（ｂ）と同様である。
【０００５】
図１５は、従来のヘッドホンタイプの通信機の構成を示す図である。本図（ａ）は、集中制御部で使用される通信機の構成を示し、本図（ｂ）は、使用者（作業者）側で使用される通信機の構成を示す図である。本図（ａ）の通信機は、音声を電気信号に変換するマイクロフォン２１と、該マイクロフォン２１に接続されるバンドパスフィルタ２２と、該バンドパスフィルタ２２に接続され信号を搬送波に乗せる変調部２３と、該変調部２３からの変調信号を電力増幅するパワーアンプ２４と、該パワーアンプ２４に接続され、伝送路を介して、電波を送信するアンテナ２５とからなる第二の送信部６０と、電波を受信するアンテナ２６と、該アンテナ２６に接続され搬送周波数に同調する同調部２７と、該同調部２７に接続され搬送波から信号を抽出する復調部２８と、該復調部２８に接続されるバンドパスフィルタ２９と、該バンドパスフィルタ２９に接続されるパワーアンプ３０と、該パワーアンプ３０により駆動されるスピーカ３１とからなる第二の受信部７０とを具備する。
【０００６】
同様に、本図（ｂ）の通信機は、音声を電気信号に変換するマイクロフォン４１と、該マイクロフォン４１に接続されるバンドパスフィルタ４２と、該バンドパスフィルタ４２に接続され信号を搬送波に乗せる変調部４３と、該変調部４３からの変調信号を電力増幅するパワーアンプ４４と、該パワーアンプ４４に接続され、伝送路を介して、電波を送信するアンテナ４５とからなる第一の送信部８０と、電波を受信するアンテナ４６と、該アンテナ４６に接続され搬送周波数に同調する同調部４７と、該同調部４７に接続され搬送波から信号を抽出する復調部４８と、該復調部４８に接続されるバンドパスフィルタ４９と、該バンドパスフィルタ４９に接続されるパワーアンプ５０と、該パワーアンプ５０により駆動されるスピーカ５１とからなる第一の受信部９０とを具備する。
【０００７】
集中制御部のアンテナ２５からの電波は、伝送路を介して、使用者側のアンテナ４６で受信され、使用者側のアンテナ４５からの電波は、伝送路を介して、集中制御部のアンテナ２５で受信される。
図１６は、図１５の通信機の外観を示す図である。本図（ａ）及び（ｂ）には、上記通信機を設けたヘッドホンの外観を示す。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術においては、ヘッドホンタイプの騒音制御装置とヘッドホンタイプの連絡用通信装置とは個別に存在し、これらを統合した製品は存在しなかったが、騒音環境下では、連絡用通信を行う際に、耳カバーだけでは十分に騒音を遮断できず、このため、騒音制御装置により騒音を低減することが求められる。
【０００９】
しかしながら、ヘッドホンタイプの騒音制御装置は、人の耳（受音点）近傍に半固定的に付帯して使用されるが、この形態のものには、入力信号を加工してキャンセル音を生成するために、必要となる処理内容（フィルタ構成や係数）が使用開始後、大きく変動することが少ないため、従来型のように、常時、処理内容（フィルタ処理の係数）の更新が不要な場合が多いという特徴がある。この特徴に加え、騒音環境下では、複数の使用者（従業者）が作業している場合が多く、騒音制御装置が使用者ごとに独立した装置として用いられると、前記フィルタ係数の更新処理のため騒音制御装置の構成が複雑となり、小型化・軽量化・低コスト化の面で課題がある。
【００１０】
したがって、本発明は、上記課題に鑑み、通信機と合体して小型化・軽量化・低コスト化、さらに使用者（従業者）の保安や従業者の作業性の向上を図れる騒音制御装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記課題を解決するために、騒音から形成されたキャンセル音を該騒音と干渉させることにより、該騒音を低減する騒音制御装置において、複数の騒音キャンセルユニットと、該複数の騒音キャンセルユニットを集中制御する集中制御部とを備え、前記複数の騒音キャンセルユニットの各々は、前記騒音を入力する第一のマイクロフォンと、フィルタ係数に基づいて入力された該騒音からキャンセル音を形成する適応型フィルタと、該キャンセル音を出力するスピーカと、該キャンセル音と該騒音とが干渉した結果の残留音を誤差信号として検出する第二のマイクロフォンと、該誤差信号を前記集中制御部に対して送信する第一の送信部と、該集中制御部から送信されるフィルタ係数を受信する第一の受信部とを有し、さらに、前記集中制御部は、前記複数の騒音キャンセルユニットから送信される前記誤差信号を受信する第二の受信部と、受信した該誤差信号に基づいて当該騒音キャンセルユニットに適応した前記フィルタ係数を逐一的に算出するフィルタ係数更新部と、算出した該フィルタ係数を該複数の騒音キャンセルユニットに対して送信する第二の送信部とを有しており、前記複数の騒音キャンセルユニットでは、前記集中制御部から送信された前記フィルタ係数を受信して前記適応型フィルタが設定され、該適応型フィルタが、設定された該フィルタ係数に基づいて前記キャンセル音を形成するようになっており、さらに、前記集中制御部は、異常事象に係る異常音を検出する異常事態検出手段と、複数種類の非常用フィルタ係数を記憶する非常係数メモリとを備え、前記異常事態検出手段が前記異常音を検出した場合に、前記非常係数メモリに記憶された前記非常用フィルタ係数を、前記第二の送信部によって前記騒音キャンセルユニットの各々に送信し、該騒音キャンセルユニットに設定された前記フィルタ係数を順次又は選択的に該非常用フィルタ係数に書き換えている。或いは、前記集中制御部は、前記騒音キャンセルユニットの各々から送信された前記残留音を記憶する第一の残留音メモリと、予め複数の場所で検出した残留音を該場所と対応付けて記憶した第二の残留音メモリと、前記第一及び第二の残留音メモリに記憶された残留音の特徴を比較することによって、前記騒音キャンセルユニットの各々の使用場所を特定する残留音管理比較手段とをさらに備えている。
【００１２】
【作用】
本発明の騒音制御装置によれば、個々の騒音キャンセルユニットで、騒音低減を可能にする適応型フィルタは、通常騒音制御装置で使用される複雑な適応処理を行う処理能力を必要とせず、簡易なフィルタを実現するハードウエアのみでよく、ハードウエアの簡素化とコスト低減が可能になる。さらに、上記構成に異常事態検出手段を加えることにより、異常な事態が発生した場合、既フィルタ係数を順次又は選択的に書き替えて、各使用者が事象を検出し易いフィルタ係数特性を実現することが可能になり、使用者（従業者）の保安に寄与できる。
【００１３】
さらに、前記マイクロフォンにおいて、使用者の音声を骨伝導により得るようにして、騒音環境下で作業する使用者の音声だけをクリアに検出することができる。さらに、使用者に対する視覚による表示手段を設けて、騒音環境下におかれた使用者に正確な情報を提供することが可能になる。使用者が視覚に対する表示内容を確認した音声を発声した場合に、表示を中断し、それ以前のフィルタ係数による騒音低減処理を復活することにより作業環境の向上が可能になる。
【００１４】
マイクロフォンで検出した特徴と、予め複数の騒音キャンセルユニットで検出した特徴と場所を対応づけて記憶したものとを比較し、使用者の場所を特定して、使用者の移動を管理できるようにする。また、使用者の発声した特定の音声を予め記憶しその後発声された音声との類似性を比較し、「時計」、「スタート」、「ストップ」、「カウント開始」、「カウント終了」などの音声と連動して、作業に必要な時間情報や計数情報を提供することができる。さらに、騒音検出用マイクロフォンと使用者の発声した音声を入力するためのマイクロフォンを共有することにより低コスト化が図れる。
【００１５】
【実施例】
以下、本発明の実施例について、図面を参照して説明する。
図１及び２は、本発明の第１の実施例に係る騒音制御装置の構成を示す図（その１、その２）である。図１（ａ）は、騒音制御装置の集中制御部を示し、図１（ｂ）及び図２（ａ）は、複数の使用者側（従業者側）の騒音キャンセルユニットを示し、図２（ｂ）は、図１（ｂ）の騒音キャンセルユニットの外観を示す。
【００１６】
本実施例は、騒音低減を可能にするマイクロフォン（誤差検出用及び騒音検出用）、適応型フィルタ、アクチュエータを内蔵する使用者側の騒音キャンセルユニット２０１−１、２０１−２、…、２０１−ｎ（一つ又は複数）と、伝送路を介して騒音キャンセルユニット２０１−１、２０１−２、…、２０１−ｎの適応型フィルタの動作状態を検出する手段と、その手段によって検出されたフィルタ係数の動作状態に基づき目的の特性を得るためのフィルタ係数を算出する手段と、算出したフィルタ係数を、伝送路を介して各騒音キャンセルユニット２０１−１、２０１−２、…、２０１−ｎに伝送する手段から集中制御部２００とからなり、騒音キャンセルユニット２０１−１、２０１−２、…、２０１−ｎに伝送されたフィルタ係数が適応型フィルタ係数として設定される。
【００１７】
詳細には、本実施例では、図１（ａ）の集中制御部に、図１５（ａ）の集中制御部の通信機に、騒音制御装置の係数更新部１３であって複数の使用者に対して使用者１用、使用者２用、…、使用者ｎ用の係数をメモリして係数更新（管理）を行うためのものが設けられる。この係数更新部１３の両側に送信データ処理部１３’、受信処理部１３”が設けられる。
【００１８】
さらに、バンドパスフィルタ２２の入力側を選択的にマイクロフォン２１又は送信データに変換するデータ処理部１３’の出力側に切り替えるスイッチ１００と、パワーアンプ３０の出力をスピーカ３１又は受信データ処理部１３”の入力側に切り替えるスイッチ１０１とが設けられる。
【００１９】
前述のように、集中制御部のアンテナ２５からの電波は、伝送路を介して、使用者側のアンテナ４６で受信され、使用者側のアンテナ４５からの電波は、伝送路を介して、集中制御部のアンテナ２５で受信される。
【００２０】
図１（ｂ）の使用者１用の騒音制御装置には、図１５（ｂ）の使用者側の通信機であってパワーアンプ５０及びスピーカ５１を除いたものに、図１３（ａ）の騒音制御装置であって係数更新部１３を除いたものを設け、さらに、バンドパスフィルタ４２の入力側を選択的にマイクロフォン４１又はＡ／Ｄ変換器７の出力に切り替えるスイッチ１０２と、パワーアンプ３の入力側を選択的に低域通過フィルタ４又はバンドパスフィルタ４９に切り替えるスイッチ１０３と、バンドパスフィルタ４９の出力側を選択的にフィルタ用メモリ１２の入力側又はスイッチ１０３に切り替えるスイッチ１０４とを設ける。なお、フィルタ用メモリ１２の入力側に受信データをフィルタ係数に処理する受信データ処理部１２’が設けられる。
【００２１】
図３は、図１（ａ）の係数更新部１３の係数更新処理タイミングの例を示す図である。本図に示すように、集中制御側の騒音制御装置では、複数の使用者に対して、逐一的に、係数更新部１３からフィルタメモリ１２への係数更新処理と、他の処理が行われる。なお、他の処理では、例えば、使用者と通信処理を行う。この更新の周期は、数十秒〜数分のタイミングであってもよい。
【００２２】
係数更新処理を行う場合には、集中制御側の騒音制御装置では、前記スイッチ１００及び１０１は、係数更新部１３側に切り替えられる。該当する使用者側の騒音制御装置では、スイッチ１０２がＡ／Ｄ変換器７側に切り替えられ、スイッチ１０３が低域通過フィルタ４側に切り替えられ、スイッチ１０４がフィルタ用メモリ１２に切り替えられる。このようにして、図１（ａ）の係数更新部１３は、図１（ｂ）の誤差検出用マイクロフォン２からの誤差信号を入力し誤差信号が最小になるようにフィルタ係数を求めて、これを記憶し、記憶されたフィルタ係数は、アンテナ２５及び４６を介してフィルタ用メモリ１２に転送され、適応型フィルタ１１のフィルタ係数を更新する。
【００２３】
他の処理を行う場合には、図１（ａ）のスイッチ１００がマイクロフォン２１に切り替えられ、スイッチ１０１がスピーカ３１に切り替えられる。図１（ｂ）のスイッチ１０２がマイクロフォン４１に切り替えられ、スイッチ１０４がスイッチ１０３に切り替えられ、この場合マイクロフォン２１からの音声があるとこの音声レベルの検出（図示しない）を行い、この音声があると、スイッチ１０３がスイッチ１０４に切り替わる。このようにして、集中制御側と使用者側との通話が行われるが、この側の場合集中制御側からの通話がある場合には、一時、騒音制御を停止する。
【００２４】
本実施例によれば、個々の騒音キャンセルユニットで騒音低減を可能にする適応型フィルタは、通常騒音キャンセルシステムで用いられる、複雑な適応処理を行う処理能力を必要とせず、簡易なフィルタを実現するハードウエアのみでよく、ハードウエアの簡素化とコスト低減が可能になる。より詳細には、使用開始直後に、フィルタ係数を最適値にした後は、一定頻度で状況変化、例えば、ヘッドホンの着用状態、温度・湿度などの変動に伴う変化を検出して適切な補正を行うことで、所望の騒音低減量を確保するという所期の目的を達成することが可能になる。
【００２５】
この場合、従来のシステムでは、使用者ごとにかなりの処理量、ハード規模を含むが、連続的に過剰な程の係数更新が繰り返されており、これが低減化され、さらに、必要としていた係数更新処理などを一箇所に集中しておき、複数個の騒音制御装置の係数制御を順次行っていくことが可能になる。これらは、製造現場などにおいて、従来より情報伝達に用いられてきた通信機と騒音低減機能を組み合わせることにより効果的に達成されるばかりか、従来にない機能の実現を可能にするものである。特に、従来例では、各使用者の騒音制御装置ごとに係数更新処理が必要であり、その処理量は、騒音低減のためのフィルタ処理に当然匹敵する演算量であった。本実施例により、各使用者の騒音制御装置ごとの係数更新処理量が不要になり、各装置の演算処理量は１／２程度に及ぶ場合もあり、各機器の構成を簡素化やコスト低減、小型・軽量化が可能になる。
【００２６】
図４は、本発明の第２の実施例に係る騒音制御装置であって、集中制御部の構成を示す図であり、図５は、図４の係数更新部１３の係数メモリと非常用係数メモリの切り替えを説明する図である。本実施例は、第１の構成に異常な事象が発生した場合に、その状況を検出する異常事態検出手段を加え、異常な事象が発生した場合、既フィルタ係数を順次又は選択的に書換えて、各使用者が事象を検出し易いフィルタ特性が実現される。
【００２７】
このために、図４の構成で第１の実施例と異なるものは、係数更新部１３に設けられた非常用係数メモリであり、外部の異常音を検出する異常事態検出手段１４である。図５（ａ）に示すように、この異常事態検出手段１４が異常を検出すると、係数更新部１３の係数メモリが非常用係数メモリに切り替えられ、これに伴い、各使用者の騒音制御装置のフィルタ係数が切り替えられる。
【００２８】
係数更新部１３の非常用係数メモリにおける係数データの周波数特性は、図５（ｂ）に示すように、１．５ｋＨｚに振幅のピークを持ち、定常的なモータ音やエンジン音等の騒音は低減しなければならないが、外部から緊急のサイレンや突発的な音は通過させるものである。これにより火災、地震などの発生の際に適切な行動が取れるようになり、安全性を高めることができる。また、このような場合には、作業者相互の会話や作業者に対する特定の指示を聞きやすくなり、不安感を払拭でき、作業効率も向上し、安全性を高める働きを助長する。なお、使用者側の騒音制御装置は、図１に記載のようなものでよい。
【００２９】
図６は、本発明の第３の実施例に係る騒音制御装置であって、複数の使用者側の騒音キャンセルユニット（２０１−１、２０１−２、…、２０１−ｎ）の各構成を示す図である。本実施例は、第１及び第２の実施例の構成に加え、誤差信号を検出する誤差検出用マイクロフォンにおいて使用者の音声（主に骨伝導でマイクロフォンに伝達される）を検出する手段と、フィルタの入力を誤差検出用又は騒音検出用に切り替える手段で構成され、使用者の音声を検出し、特定の条件を満たした場合、その信号をフィルタ処理して伝送路を介して集中制御装置に伝送する。
【００３０】
このため、本図に示す誤差検出用マイクロフォン２は、前述のように誤差信号を検出するが、これにさらに補聴器で使用されているように使用者の音声を主に骨伝導で伝達する機能を持たせる。また、低域通過フィルタ９の入力側を騒音検出用マイクロフォン８又は誤差検出用マイクロフォン２の出力に切り替えるスイッチ１０５が新たに設けられる。さらに、スイッチ１０２は、バンドパスフィルタ４２の入力側をマイクロフォン４１、Ａ／Ｄ変換器７の出力に加えて低域通過フィルタ４の出力にも切り替えられるようにする。そして誤差検出用マイクロフォン２に接続される発声検出部１５を設ける。
【００３１】
これは、誤差検出用マイクロフォン２が使用者の音声を検出し、検出レベルが所定以上になるような特定の条件を満たした場合には、スイッチ１０２が低域通過フィルタ４の出力に接続され、スイッチ１０５が誤差検出用マイクロフォン２の出力に接続されるようにする。さらに、フィルタ係数用メモリ１２には、音声補正用係数が設けられ、これは、骨伝導により得られた音声信号を、本図（ｂ）の音声補正用係数の特性例に示すように、フィルタ処理させるためである。
【００３２】
このように骨伝導を利用するのは、使用者がいる雑音環境下では、使用者の音声には雑音が含まれ集中制御部では使用者の音声を把握しにくいが、誤差検出用マイクロフォン２の骨伝導により得られる音声信号には、使用者がいる雑音環境下での雑音が含まれないので好ましいからである。ただし、骨伝導による音声は、直接マイクロフォンから得られるよりも不明確なので、音声補正用係数を用いて、直接マイクロフォンで得られる音声の音質に近くするため補正される。したがって、従来のように、使用者の音声をクリアに検出するためのマイクロフォンを使用しなくてもクリアな音声を用いた通信が可能になり、ローコスト化と正確な情報伝達が可能になる。
【００３３】
図７は、本発明の第４の実施例に係る騒音制御装置であって、集中制御部２００の構成を示す図（その１）であり、図８は本発明の第４の実施例に係る騒音制御装置であって複数の使用者側騒音キャンセルユニット２０１−１、２０１−２、…、２０１−ｎの各構成を示す図（その２）である。
【００３４】
本図実施例は、第１〜第３の実施例の構成に加え、使用者に対する表示手段を加え、集中制御部２００から特定のコマンドを受けた場合、騒音制御処理と並行又は騒音制御処理に代って、表示に必要な処理が同一の処理装置で行われ、集中制御部２００からの情報が使用者に伝達される。このため、図７（ａ）に示すように、集中制御部２００に表示用データ管理機能部１６が設けられ、集中制御部２００から特定のコマンドを受け付けた場合には、該表示用データ管理機能部１６は、図７（ｂ）の集中制御処理タイミングの例に示されるように、係数更新処理中に表示リクエストがあると、数字、文字等の表示データを、スイッチ１００、アンテナ２５等を介して、騒音制御処理と並行又は騒音制御処理に代わって、使用者側騒音キャンセルユニット２０１−１、２０１−２、…、２０１−ｎに送出する。
【００３５】
図８（ａ）に示すように、使用者側の騒音キャンセルユニットには、バンドパスフィルタ４９の出力に接続される表示コマンド解読部１７と、バンドパスフィルタ４９を介して前記数字、文字等を表示するデータを表示処理するための表示処理部１８と、該表示処理部１８に接続される表示器１９と、バンドパスフィルタ４９の出力を受信データ処理部１２’又は表示処理部１８に切り替えるスイッチ１０６とが設けられる。スイッチ１０３はパワーアンプ３の入力を低域通過フィルタ４の出力に接続し又は分離する。
【００３６】
前記表示コマンド解読部１７は、スイッチ１０２、１０３、１０６の切り替え制御を行い、さらに、フィルタ係数用メモリ１２及び表示処理部１８を制御する。表示開始コマンドを受け付けた場合には、通常のフィルタ処理と代替として表示処理を行い、中止コマンド受付で通常フィルタ処理を再開する。また、表示開始コマンドを受け付けた場合には、通常のフィルタ処理と並行して表示を行うようにしてもよい。図８（ｂ）には、使用側の外観が示されるが、その表示部は透明なハーフミラー、ＬＥＤ等で構成される。
【００３７】
したがって、本実施例によれば、表示処理のために処理機能が節約できると共に（システムの簡素化、小型化、低コスト化）、騒音環境下におかれる使用者に正確な情報が提供できる。
【００３８】
図９は、本発明の第５の実施例に係る騒音制御装置であって、複数の使用者側騒音キャンセルユニット２０１−１、２０１−２、…、２０１−ｎの各構成を示す図である。本図に示す使用者側の騒音キャンセルユニットの構成は、図６及び図８（ａ）の構成に加えて、使用者が表示内容を確認した趣旨の音声を発声した場合、表示を中断し、それ以前のフィルタ係数による騒音低減処理を復活すること、加えて集中制御部に確認した旨の情報を伝送することにしている。
【００３９】
このため、本実施例においては、図８（ａ）の実施例の構成に誤差検出用マイクロフォン２の出力に図６の発声検出部１５を設け、さらに発声検出部１５の出力に了解コマンド発声部２０を設け、この了解コマンド発声部２０からの使用者のＯＫ又は了解のコマンドが表示コマンド解読部１７に出力され、同時に、スイッチ１０２の一つの端子に出力される。
【００４０】
したがって、本実施例によれば、常時、表示を行うことなく、使用者の使用感、作業性向上を可能にし、集中制御部２００で情報伝達取消作業が不要となり、使用者（作業者）が情報確認を行ったか否かを即座に判断できる。
【００４１】
図１０は、本発明の第６の実施例に係る騒音制御装置であって、集中制御部２００の構成を示す図である。本実施例は、第１〜第５の実施例に加え、騒音検出用マイクロフォンで検出した信号成分の特徴抽出を行う手段と、予め複数の使用者側の騒音キャンセルユニットで検出した特徴と場所を対応づけて記憶する集中制御手段とをもち、騒音検出用マイクロフォンで検出した特徴により使用者の場所を特定して、使用者の移動を管理できるようにする。このため、本実施例は、図７の第４の実施例における係数更新部１３に残留音を一時記憶する残留音メモリ部を設け、さらに使用者の場所１用、場所２用、…、場所用ｎの残留音を予め記憶して前記残留音メモリ部からの残留音との比較を行う残留音管理比較手段３２とを設ける。この残留音管理比較手段３２は、比較結果を表示用データ管理機能部１６に出力する。
【００４２】
したがって、本実施例によれば、広い作業場内での作業者の移動を把握することができ、作業上の異常発生などが端的に検出、すみやかな対応が可能になる。
【００４３】
図１１は、本発明の第７の実施例に係る騒音制御装置であって、複数の使用者側騒音キャンセルユニット２０１−１、２０１−２、…、２０１−ｎの各構成を示す図である。本実施例は、第１〜第６の実施例に加え、使用者の発生した特定の音声を予め記憶し、またその後発生された音声との類似性を比較する手段と、その処理に対応した時計機能（ストップウオッチ処理）や計数（カウント）機能、メモリ機能起動停止、結果の表示または音声による提示が行われる。このため、本実施例には、図８のＡ／Ｄ変換器７の出力側に使用者の発声を検出する発声検出部１５を設け、この発声検出部１５の後段に音声登録音声認識部３３を設け、この音声登録音声認識部３３に使用者の発声した特定の音声を予め記憶する音声メモリ３４を設け、さらに表示処理部１８を制御する時計機能等部３５を設ける。表示処理部１８は、表示コマンド解読部１７だけでなく、音声登録音声認識部３４により制御される。
【００４４】
したがって、本実施例によれば、予め登録された「時計」、あるいは「カウンタ」、「スタート」、「ストップ」などの音声と連動して、作業に必要な時間情報や計数情報の提供が可能になり、作業効率・利便性の向上が可能になる。
【００４５】
図１２は、本発明の第８の実施例に係る騒音制御装置であって、複数の使用者側騒音キャンセルユニット２０１−１、２０１−２、…、２０１−ｎの各構成を示す図である。図１１に示すように、個別に設けられた音声入力用マイクロフォン（４１）と騒音検出用マイクロフォン（８）を、図１２に示すように、兼用とし一つにまとめた構成にすることにより、システムの簡素化、小型化、低コスト化が可能になる。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、個々の騒音キャンセルユニットで騒音低減を可能にする適応型フィルタは、通常騒音制御装置で使用される複雑な適応処理を行う処理能力を必要とせず、簡易なフィルタを実現するハードウエアのみでよく、ハードウエアの簡素化とコスト低減が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例に係る騒音制御装置の構成を示す図（その１）である。
【図２】本発明の第１の実施例に係る騒音制御装置の構成を示す図（その２）である。
【図３】図１（ａ）の係数更新部１３の係数更新処理タイミングの例を示す図である。
【図４】本発明の第２の実施例に係る騒音制御装置であって集中制御部２００の構成を示す図である。
【図５】図４の係数更新部１３の係数メモリと非常用係数メモリの切り替えを説明する図である。
【図６】本発明の第３の実施例に係る騒音制御装置であって複数の使用者側の騒音キャンセルユニット（２０１−１、２０１−２、…、２０１−ｎ）の各構成を示す図である。
【図７】本発明の第４の実施例に係る騒音制御装置であって集中制御部２００の構成を示す図（その１）である。
【図８】本発明の第４の実施例に係る騒音制御装置であって複数の使用者側の騒音キャンセルユニット（２０１−１、２０１−２、…、２０１−ｎ）の各構成を示す図（その２）である。
【図９】本発明の第５の実施例に係る騒音制御装置であって複数の使用者側の騒音キャンセルユニット（２０１−１、２０１−２、…、２０１−ｎ）の各構成を示す図である。
【図１０】本発明の第６の実施例に係る騒音制御装置であって集中制御部２００の構成を示す図である。
【図１１】本発明の第７の実施例に係る騒音制御装置であって複数の使用者側の騒音キャンセルユニット（２０１−１、２０１−２、…、２０１−ｎ）の各構成を示す図である。
【図１２】本発明の第８の実施例に係る騒音制御装置であって複数の使用者側騒音キャンセルユニット２０１−１、２０１−２、…、２０１−ｎの各構成を示す図である。
【図１３】従来のヘッドホンタイプの騒音制御装置であってフィードフォワード処理を行うものの構成を示す図である。
【図１４】従来のヘッドホンタイプの騒音制御装置であってフィードバック処理を行うものの構成を示す図である。
【図１５】従来のヘッドホタイプの通信機の構成を示す図である。
【図１６】図１５の通信機の外観を示す図である。
【符号の説明】
１…スピーカ
２…誤差検出用マイクロフォン
８…騒音検出用マイクロフォン
１１…適応型フィルタ
１２…フィルタ係数メモリ
１３…係数更新部
１４…異常事態検出手段
１５…発声検出部
１６…表示用データ管理機能部
１７…表示コマンド解読部
１８、１９…表示手段
２０…了解コマンド発声部
３２…残留音管理比較手段
３３…音声登録音声認識部
３４…音声メモリ
３５…時計機能等部
６０…第二の送信部
７０…第二の受信部
８０…第一の送信部
９０…第一の受信部
２００…集中制御部
２０１−１、２０２−１、…、２０１−ｎ…騒音キャンセルユニット
【産業上の利用分野】
本発明は、騒音をキャンセルする騒音制御装置に関し、特に、本発明は、ヘッドホンタイプの騒音制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、騒音の大きい環境下において、騒音を低減して、耳を保護するパッシブ型のイアディフェンダ又はイアマットと呼ばれるヘッドセットがある。しかし、これは耳に強く抑えられるので、耳の装着感が悪い。この装着感を改良するために、アクティブ型のヘッドホン型の騒音制御装置がある。以下に、これを詳細に説明する。
【０００３】
図１３は、従来のヘッドホンタイプの騒音制御装置であって、フィードフォワード処理を行うものの構成を示す図である。なお、全図を通じて、同様の符号は、同様の構成要素を表す。本図（ａ）に示すように、ヘッドホンタイプの騒音制御装置は、ヘッドホン内に設けられ騒音のキャンセル音を出力するスピーカ１と、騒音がキャンセル音によって干渉された結果の残留音を検出して誤差信号を形成する誤差検出用マイクロフォン２と、前記スピーカ１を駆動するパワーアンプ３と、該パワーアンプ３に接続されてＤ／Ａ変換器(Digital To Analog Converter) による折り返しノイズなどの高周波成分を除去する低域通過フィルタ４と、ディジタル信号をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換器５と、誤差検出用マイクロフォン２により検出された誤差信号の高周波成分を除去する低域通過フィルタ６と、アナログ信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器(Analog To Digital Converter) ７と、フィードフォワード処理に使用するために騒音信号を直接検出する騒音検出用マイクロフォン８と、該騒音検出用マイクロフォン８により検出された騒音信号の高周波成分を除去する低域通過フィルタ９と、該低域通過フィルタ９に接続されるＡ／Ｄ変換器１０と、該Ａ／Ｄ変換器１０からのディジタル信号を入力してキャンセル信号を形成してＤ／Ａ変換器５に出力するためにＦＩＲ（Finite Impulse Response)からなる適応型フィルタ（ＡＤＦ）１１と、該適応型フィルタ１１のフィルタ係数を記憶するフィルタ用メモリ１２と、Ａ／Ｄ変換器７からの誤差信号を入力してこの誤差信号が最小になるようにフィルタ用メモリ１２に記憶するフィルタ係数を更新する係数更新部１３と、主としてスピーカ１と誤差検出用マイクロフォン２間の音の伝達特性を模擬してＡ／Ｄ変換器１０の信号を補正して係数更新部１３に供給する伝達関数補正フィルタ７０とを具備する。本図（ｂ）には、上記騒音制御装置を設けたヘッドホンの外形を示す。
【０００４】
図１４は、従来のヘッドホンタイプの騒音制御装置であって、フィードバック処理を行うものの構成を示す図である。本図の構成で、図１３と異なるものは、適応型フィルタ１１へ入力され適応型フィルタ１１の制御対象である騒音信号を形成するために、適応型フィルタ１１からキャンセル信号を前記伝達関数補正フィルタ７０と同一構成の伝達特性補正フィルタ７１により補正して、フィードバックされた信号とＡ／Ｄ変換器７の誤差信号を合成し、再現された騒音信号を適応型フィルタ１１の入力側に出力する合成部１４などが設けられる。上記騒音制御装置を設けたヘッドホンの外形は、図１２（ｂ）と同様である。
【０００５】
図１５は、従来のヘッドホンタイプの通信機の構成を示す図である。本図（ａ）は、集中制御部で使用される通信機の構成を示し、本図（ｂ）は、使用者（作業者）側で使用される通信機の構成を示す図である。本図（ａ）の通信機は、音声を電気信号に変換するマイクロフォン２１と、該マイクロフォン２１に接続されるバンドパスフィルタ２２と、該バンドパスフィルタ２２に接続され信号を搬送波に乗せる変調部２３と、該変調部２３からの変調信号を電力増幅するパワーアンプ２４と、該パワーアンプ２４に接続され、伝送路を介して、電波を送信するアンテナ２５とからなる第二の送信部６０と、電波を受信するアンテナ２６と、該アンテナ２６に接続され搬送周波数に同調する同調部２７と、該同調部２７に接続され搬送波から信号を抽出する復調部２８と、該復調部２８に接続されるバンドパスフィルタ２９と、該バンドパスフィルタ２９に接続されるパワーアンプ３０と、該パワーアンプ３０により駆動されるスピーカ３１とからなる第二の受信部７０とを具備する。
【０００６】
同様に、本図（ｂ）の通信機は、音声を電気信号に変換するマイクロフォン４１と、該マイクロフォン４１に接続されるバンドパスフィルタ４２と、該バンドパスフィルタ４２に接続され信号を搬送波に乗せる変調部４３と、該変調部４３からの変調信号を電力増幅するパワーアンプ４４と、該パワーアンプ４４に接続され、伝送路を介して、電波を送信するアンテナ４５とからなる第一の送信部８０と、電波を受信するアンテナ４６と、該アンテナ４６に接続され搬送周波数に同調する同調部４７と、該同調部４７に接続され搬送波から信号を抽出する復調部４８と、該復調部４８に接続されるバンドパスフィルタ４９と、該バンドパスフィルタ４９に接続されるパワーアンプ５０と、該パワーアンプ５０により駆動されるスピーカ５１とからなる第一の受信部９０とを具備する。
【０００７】
集中制御部のアンテナ２５からの電波は、伝送路を介して、使用者側のアンテナ４６で受信され、使用者側のアンテナ４５からの電波は、伝送路を介して、集中制御部のアンテナ２５で受信される。
図１６は、図１５の通信機の外観を示す図である。本図（ａ）及び（ｂ）には、上記通信機を設けたヘッドホンの外観を示す。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術においては、ヘッドホンタイプの騒音制御装置とヘッドホンタイプの連絡用通信装置とは個別に存在し、これらを統合した製品は存在しなかったが、騒音環境下では、連絡用通信を行う際に、耳カバーだけでは十分に騒音を遮断できず、このため、騒音制御装置により騒音を低減することが求められる。
【０００９】
しかしながら、ヘッドホンタイプの騒音制御装置は、人の耳（受音点）近傍に半固定的に付帯して使用されるが、この形態のものには、入力信号を加工してキャンセル音を生成するために、必要となる処理内容（フィルタ構成や係数）が使用開始後、大きく変動することが少ないため、従来型のように、常時、処理内容（フィルタ処理の係数）の更新が不要な場合が多いという特徴がある。この特徴に加え、騒音環境下では、複数の使用者（従業者）が作業している場合が多く、騒音制御装置が使用者ごとに独立した装置として用いられると、前記フィルタ係数の更新処理のため騒音制御装置の構成が複雑となり、小型化・軽量化・低コスト化の面で課題がある。
【００１０】
したがって、本発明は、上記課題に鑑み、通信機と合体して小型化・軽量化・低コスト化、さらに使用者（従業者）の保安や従業者の作業性の向上を図れる騒音制御装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記課題を解決するために、騒音から形成されたキャンセル音を該騒音と干渉させることにより、該騒音を低減する騒音制御装置において、複数の騒音キャンセルユニットと、該複数の騒音キャンセルユニットを集中制御する集中制御部とを備え、前記複数の騒音キャンセルユニットの各々は、前記騒音を入力する第一のマイクロフォンと、フィルタ係数に基づいて入力された該騒音からキャンセル音を形成する適応型フィルタと、該キャンセル音を出力するスピーカと、該キャンセル音と該騒音とが干渉した結果の残留音を誤差信号として検出する第二のマイクロフォンと、該誤差信号を前記集中制御部に対して送信する第一の送信部と、該集中制御部から送信されるフィルタ係数を受信する第一の受信部とを有し、さらに、前記集中制御部は、前記複数の騒音キャンセルユニットから送信される前記誤差信号を受信する第二の受信部と、受信した該誤差信号に基づいて当該騒音キャンセルユニットに適応した前記フィルタ係数を逐一的に算出するフィルタ係数更新部と、算出した該フィルタ係数を該複数の騒音キャンセルユニットに対して送信する第二の送信部とを有しており、前記複数の騒音キャンセルユニットでは、前記集中制御部から送信された前記フィルタ係数を受信して前記適応型フィルタが設定され、該適応型フィルタが、設定された該フィルタ係数に基づいて前記キャンセル音を形成するようになっており、さらに、前記集中制御部は、異常事象に係る異常音を検出する異常事態検出手段と、複数種類の非常用フィルタ係数を記憶する非常係数メモリとを備え、前記異常事態検出手段が前記異常音を検出した場合に、前記非常係数メモリに記憶された前記非常用フィルタ係数を、前記第二の送信部によって前記騒音キャンセルユニットの各々に送信し、該騒音キャンセルユニットに設定された前記フィルタ係数を順次又は選択的に該非常用フィルタ係数に書き換えている。或いは、前記集中制御部は、前記騒音キャンセルユニットの各々から送信された前記残留音を記憶する第一の残留音メモリと、予め複数の場所で検出した残留音を該場所と対応付けて記憶した第二の残留音メモリと、前記第一及び第二の残留音メモリに記憶された残留音の特徴を比較することによって、前記騒音キャンセルユニットの各々の使用場所を特定する残留音管理比較手段とをさらに備えている。
【００１２】
【作用】
本発明の騒音制御装置によれば、個々の騒音キャンセルユニットで、騒音低減を可能にする適応型フィルタは、通常騒音制御装置で使用される複雑な適応処理を行う処理能力を必要とせず、簡易なフィルタを実現するハードウエアのみでよく、ハードウエアの簡素化とコスト低減が可能になる。さらに、上記構成に異常事態検出手段を加えることにより、異常な事態が発生した場合、既フィルタ係数を順次又は選択的に書き替えて、各使用者が事象を検出し易いフィルタ係数特性を実現することが可能になり、使用者（従業者）の保安に寄与できる。
【００１３】
さらに、前記マイクロフォンにおいて、使用者の音声を骨伝導により得るようにして、騒音環境下で作業する使用者の音声だけをクリアに検出することができる。さらに、使用者に対する視覚による表示手段を設けて、騒音環境下におかれた使用者に正確な情報を提供することが可能になる。使用者が視覚に対する表示内容を確認した音声を発声した場合に、表示を中断し、それ以前のフィルタ係数による騒音低減処理を復活することにより作業環境の向上が可能になる。
【００１４】
マイクロフォンで検出した特徴と、予め複数の騒音キャンセルユニットで検出した特徴と場所を対応づけて記憶したものとを比較し、使用者の場所を特定して、使用者の移動を管理できるようにする。また、使用者の発声した特定の音声を予め記憶しその後発声された音声との類似性を比較し、「時計」、「スタート」、「ストップ」、「カウント開始」、「カウント終了」などの音声と連動して、作業に必要な時間情報や計数情報を提供することができる。さらに、騒音検出用マイクロフォンと使用者の発声した音声を入力するためのマイクロフォンを共有することにより低コスト化が図れる。
【００１５】
【実施例】
以下、本発明の実施例について、図面を参照して説明する。
図１及び２は、本発明の第１の実施例に係る騒音制御装置の構成を示す図（その１、その２）である。図１（ａ）は、騒音制御装置の集中制御部を示し、図１（ｂ）及び図２（ａ）は、複数の使用者側（従業者側）の騒音キャンセルユニットを示し、図２（ｂ）は、図１（ｂ）の騒音キャンセルユニットの外観を示す。
【００１６】
本実施例は、騒音低減を可能にするマイクロフォン（誤差検出用及び騒音検出用）、適応型フィルタ、アクチュエータを内蔵する使用者側の騒音キャンセルユニット２０１−１、２０１−２、…、２０１−ｎ（一つ又は複数）と、伝送路を介して騒音キャンセルユニット２０１−１、２０１−２、…、２０１−ｎの適応型フィルタの動作状態を検出する手段と、その手段によって検出されたフィルタ係数の動作状態に基づき目的の特性を得るためのフィルタ係数を算出する手段と、算出したフィルタ係数を、伝送路を介して各騒音キャンセルユニット２０１−１、２０１−２、…、２０１−ｎに伝送する手段から集中制御部２００とからなり、騒音キャンセルユニット２０１−１、２０１−２、…、２０１−ｎに伝送されたフィルタ係数が適応型フィルタ係数として設定される。
【００１７】
詳細には、本実施例では、図１（ａ）の集中制御部に、図１５（ａ）の集中制御部の通信機に、騒音制御装置の係数更新部１３であって複数の使用者に対して使用者１用、使用者２用、…、使用者ｎ用の係数をメモリして係数更新（管理）を行うためのものが設けられる。この係数更新部１３の両側に送信データ処理部１３’、受信処理部１３”が設けられる。
【００１８】
さらに、バンドパスフィルタ２２の入力側を選択的にマイクロフォン２１又は送信データに変換するデータ処理部１３’の出力側に切り替えるスイッチ１００と、パワーアンプ３０の出力をスピーカ３１又は受信データ処理部１３”の入力側に切り替えるスイッチ１０１とが設けられる。
【００１９】
前述のように、集中制御部のアンテナ２５からの電波は、伝送路を介して、使用者側のアンテナ４６で受信され、使用者側のアンテナ４５からの電波は、伝送路を介して、集中制御部のアンテナ２５で受信される。
【００２０】
図１（ｂ）の使用者１用の騒音制御装置には、図１５（ｂ）の使用者側の通信機であってパワーアンプ５０及びスピーカ５１を除いたものに、図１３（ａ）の騒音制御装置であって係数更新部１３を除いたものを設け、さらに、バンドパスフィルタ４２の入力側を選択的にマイクロフォン４１又はＡ／Ｄ変換器７の出力に切り替えるスイッチ１０２と、パワーアンプ３の入力側を選択的に低域通過フィルタ４又はバンドパスフィルタ４９に切り替えるスイッチ１０３と、バンドパスフィルタ４９の出力側を選択的にフィルタ用メモリ１２の入力側又はスイッチ１０３に切り替えるスイッチ１０４とを設ける。なお、フィルタ用メモリ１２の入力側に受信データをフィルタ係数に処理する受信データ処理部１２’が設けられる。
【００２１】
図３は、図１（ａ）の係数更新部１３の係数更新処理タイミングの例を示す図である。本図に示すように、集中制御側の騒音制御装置では、複数の使用者に対して、逐一的に、係数更新部１３からフィルタメモリ１２への係数更新処理と、他の処理が行われる。なお、他の処理では、例えば、使用者と通信処理を行う。この更新の周期は、数十秒〜数分のタイミングであってもよい。
【００２２】
係数更新処理を行う場合には、集中制御側の騒音制御装置では、前記スイッチ１００及び１０１は、係数更新部１３側に切り替えられる。該当する使用者側の騒音制御装置では、スイッチ１０２がＡ／Ｄ変換器７側に切り替えられ、スイッチ１０３が低域通過フィルタ４側に切り替えられ、スイッチ１０４がフィルタ用メモリ１２に切り替えられる。このようにして、図１（ａ）の係数更新部１３は、図１（ｂ）の誤差検出用マイクロフォン２からの誤差信号を入力し誤差信号が最小になるようにフィルタ係数を求めて、これを記憶し、記憶されたフィルタ係数は、アンテナ２５及び４６を介してフィルタ用メモリ１２に転送され、適応型フィルタ１１のフィルタ係数を更新する。
【００２３】
他の処理を行う場合には、図１（ａ）のスイッチ１００がマイクロフォン２１に切り替えられ、スイッチ１０１がスピーカ３１に切り替えられる。図１（ｂ）のスイッチ１０２がマイクロフォン４１に切り替えられ、スイッチ１０４がスイッチ１０３に切り替えられ、この場合マイクロフォン２１からの音声があるとこの音声レベルの検出（図示しない）を行い、この音声があると、スイッチ１０３がスイッチ１０４に切り替わる。このようにして、集中制御側と使用者側との通話が行われるが、この側の場合集中制御側からの通話がある場合には、一時、騒音制御を停止する。
【００２４】
本実施例によれば、個々の騒音キャンセルユニットで騒音低減を可能にする適応型フィルタは、通常騒音キャンセルシステムで用いられる、複雑な適応処理を行う処理能力を必要とせず、簡易なフィルタを実現するハードウエアのみでよく、ハードウエアの簡素化とコスト低減が可能になる。より詳細には、使用開始直後に、フィルタ係数を最適値にした後は、一定頻度で状況変化、例えば、ヘッドホンの着用状態、温度・湿度などの変動に伴う変化を検出して適切な補正を行うことで、所望の騒音低減量を確保するという所期の目的を達成することが可能になる。
【００２５】
この場合、従来のシステムでは、使用者ごとにかなりの処理量、ハード規模を含むが、連続的に過剰な程の係数更新が繰り返されており、これが低減化され、さらに、必要としていた係数更新処理などを一箇所に集中しておき、複数個の騒音制御装置の係数制御を順次行っていくことが可能になる。これらは、製造現場などにおいて、従来より情報伝達に用いられてきた通信機と騒音低減機能を組み合わせることにより効果的に達成されるばかりか、従来にない機能の実現を可能にするものである。特に、従来例では、各使用者の騒音制御装置ごとに係数更新処理が必要であり、その処理量は、騒音低減のためのフィルタ処理に当然匹敵する演算量であった。本実施例により、各使用者の騒音制御装置ごとの係数更新処理量が不要になり、各装置の演算処理量は１／２程度に及ぶ場合もあり、各機器の構成を簡素化やコスト低減、小型・軽量化が可能になる。
【００２６】
図４は、本発明の第２の実施例に係る騒音制御装置であって、集中制御部の構成を示す図であり、図５は、図４の係数更新部１３の係数メモリと非常用係数メモリの切り替えを説明する図である。本実施例は、第１の構成に異常な事象が発生した場合に、その状況を検出する異常事態検出手段を加え、異常な事象が発生した場合、既フィルタ係数を順次又は選択的に書換えて、各使用者が事象を検出し易いフィルタ特性が実現される。
【００２７】
このために、図４の構成で第１の実施例と異なるものは、係数更新部１３に設けられた非常用係数メモリであり、外部の異常音を検出する異常事態検出手段１４である。図５（ａ）に示すように、この異常事態検出手段１４が異常を検出すると、係数更新部１３の係数メモリが非常用係数メモリに切り替えられ、これに伴い、各使用者の騒音制御装置のフィルタ係数が切り替えられる。
【００２８】
係数更新部１３の非常用係数メモリにおける係数データの周波数特性は、図５（ｂ）に示すように、１．５ｋＨｚに振幅のピークを持ち、定常的なモータ音やエンジン音等の騒音は低減しなければならないが、外部から緊急のサイレンや突発的な音は通過させるものである。これにより火災、地震などの発生の際に適切な行動が取れるようになり、安全性を高めることができる。また、このような場合には、作業者相互の会話や作業者に対する特定の指示を聞きやすくなり、不安感を払拭でき、作業効率も向上し、安全性を高める働きを助長する。なお、使用者側の騒音制御装置は、図１に記載のようなものでよい。
【００２９】
図６は、本発明の第３の実施例に係る騒音制御装置であって、複数の使用者側の騒音キャンセルユニット（２０１−１、２０１−２、…、２０１−ｎ）の各構成を示す図である。本実施例は、第１及び第２の実施例の構成に加え、誤差信号を検出する誤差検出用マイクロフォンにおいて使用者の音声（主に骨伝導でマイクロフォンに伝達される）を検出する手段と、フィルタの入力を誤差検出用又は騒音検出用に切り替える手段で構成され、使用者の音声を検出し、特定の条件を満たした場合、その信号をフィルタ処理して伝送路を介して集中制御装置に伝送する。
【００３０】
このため、本図に示す誤差検出用マイクロフォン２は、前述のように誤差信号を検出するが、これにさらに補聴器で使用されているように使用者の音声を主に骨伝導で伝達する機能を持たせる。また、低域通過フィルタ９の入力側を騒音検出用マイクロフォン８又は誤差検出用マイクロフォン２の出力に切り替えるスイッチ１０５が新たに設けられる。さらに、スイッチ１０２は、バンドパスフィルタ４２の入力側をマイクロフォン４１、Ａ／Ｄ変換器７の出力に加えて低域通過フィルタ４の出力にも切り替えられるようにする。そして誤差検出用マイクロフォン２に接続される発声検出部１５を設ける。
【００３１】
これは、誤差検出用マイクロフォン２が使用者の音声を検出し、検出レベルが所定以上になるような特定の条件を満たした場合には、スイッチ１０２が低域通過フィルタ４の出力に接続され、スイッチ１０５が誤差検出用マイクロフォン２の出力に接続されるようにする。さらに、フィルタ係数用メモリ１２には、音声補正用係数が設けられ、これは、骨伝導により得られた音声信号を、本図（ｂ）の音声補正用係数の特性例に示すように、フィルタ処理させるためである。
【００３２】
このように骨伝導を利用するのは、使用者がいる雑音環境下では、使用者の音声には雑音が含まれ集中制御部では使用者の音声を把握しにくいが、誤差検出用マイクロフォン２の骨伝導により得られる音声信号には、使用者がいる雑音環境下での雑音が含まれないので好ましいからである。ただし、骨伝導による音声は、直接マイクロフォンから得られるよりも不明確なので、音声補正用係数を用いて、直接マイクロフォンで得られる音声の音質に近くするため補正される。したがって、従来のように、使用者の音声をクリアに検出するためのマイクロフォンを使用しなくてもクリアな音声を用いた通信が可能になり、ローコスト化と正確な情報伝達が可能になる。
【００３３】
図７は、本発明の第４の実施例に係る騒音制御装置であって、集中制御部２００の構成を示す図（その１）であり、図８は本発明の第４の実施例に係る騒音制御装置であって複数の使用者側騒音キャンセルユニット２０１−１、２０１−２、…、２０１−ｎの各構成を示す図（その２）である。
【００３４】
本図実施例は、第１〜第３の実施例の構成に加え、使用者に対する表示手段を加え、集中制御部２００から特定のコマンドを受けた場合、騒音制御処理と並行又は騒音制御処理に代って、表示に必要な処理が同一の処理装置で行われ、集中制御部２００からの情報が使用者に伝達される。このため、図７（ａ）に示すように、集中制御部２００に表示用データ管理機能部１６が設けられ、集中制御部２００から特定のコマンドを受け付けた場合には、該表示用データ管理機能部１６は、図７（ｂ）の集中制御処理タイミングの例に示されるように、係数更新処理中に表示リクエストがあると、数字、文字等の表示データを、スイッチ１００、アンテナ２５等を介して、騒音制御処理と並行又は騒音制御処理に代わって、使用者側騒音キャンセルユニット２０１−１、２０１−２、…、２０１−ｎに送出する。
【００３５】
図８（ａ）に示すように、使用者側の騒音キャンセルユニットには、バンドパスフィルタ４９の出力に接続される表示コマンド解読部１７と、バンドパスフィルタ４９を介して前記数字、文字等を表示するデータを表示処理するための表示処理部１８と、該表示処理部１８に接続される表示器１９と、バンドパスフィルタ４９の出力を受信データ処理部１２’又は表示処理部１８に切り替えるスイッチ１０６とが設けられる。スイッチ１０３はパワーアンプ３の入力を低域通過フィルタ４の出力に接続し又は分離する。
【００３６】
前記表示コマンド解読部１７は、スイッチ１０２、１０３、１０６の切り替え制御を行い、さらに、フィルタ係数用メモリ１２及び表示処理部１８を制御する。表示開始コマンドを受け付けた場合には、通常のフィルタ処理と代替として表示処理を行い、中止コマンド受付で通常フィルタ処理を再開する。また、表示開始コマンドを受け付けた場合には、通常のフィルタ処理と並行して表示を行うようにしてもよい。図８（ｂ）には、使用側の外観が示されるが、その表示部は透明なハーフミラー、ＬＥＤ等で構成される。
【００３７】
したがって、本実施例によれば、表示処理のために処理機能が節約できると共に（システムの簡素化、小型化、低コスト化）、騒音環境下におかれる使用者に正確な情報が提供できる。
【００３８】
図９は、本発明の第５の実施例に係る騒音制御装置であって、複数の使用者側騒音キャンセルユニット２０１−１、２０１−２、…、２０１−ｎの各構成を示す図である。本図に示す使用者側の騒音キャンセルユニットの構成は、図６及び図８（ａ）の構成に加えて、使用者が表示内容を確認した趣旨の音声を発声した場合、表示を中断し、それ以前のフィルタ係数による騒音低減処理を復活すること、加えて集中制御部に確認した旨の情報を伝送することにしている。
【００３９】
このため、本実施例においては、図８（ａ）の実施例の構成に誤差検出用マイクロフォン２の出力に図６の発声検出部１５を設け、さらに発声検出部１５の出力に了解コマンド発声部２０を設け、この了解コマンド発声部２０からの使用者のＯＫ又は了解のコマンドが表示コマンド解読部１７に出力され、同時に、スイッチ１０２の一つの端子に出力される。
【００４０】
したがって、本実施例によれば、常時、表示を行うことなく、使用者の使用感、作業性向上を可能にし、集中制御部２００で情報伝達取消作業が不要となり、使用者（作業者）が情報確認を行ったか否かを即座に判断できる。
【００４１】
図１０は、本発明の第６の実施例に係る騒音制御装置であって、集中制御部２００の構成を示す図である。本実施例は、第１〜第５の実施例に加え、騒音検出用マイクロフォンで検出した信号成分の特徴抽出を行う手段と、予め複数の使用者側の騒音キャンセルユニットで検出した特徴と場所を対応づけて記憶する集中制御手段とをもち、騒音検出用マイクロフォンで検出した特徴により使用者の場所を特定して、使用者の移動を管理できるようにする。このため、本実施例は、図７の第４の実施例における係数更新部１３に残留音を一時記憶する残留音メモリ部を設け、さらに使用者の場所１用、場所２用、…、場所用ｎの残留音を予め記憶して前記残留音メモリ部からの残留音との比較を行う残留音管理比較手段３２とを設ける。この残留音管理比較手段３２は、比較結果を表示用データ管理機能部１６に出力する。
【００４２】
したがって、本実施例によれば、広い作業場内での作業者の移動を把握することができ、作業上の異常発生などが端的に検出、すみやかな対応が可能になる。
【００４３】
図１１は、本発明の第７の実施例に係る騒音制御装置であって、複数の使用者側騒音キャンセルユニット２０１−１、２０１−２、…、２０１−ｎの各構成を示す図である。本実施例は、第１〜第６の実施例に加え、使用者の発生した特定の音声を予め記憶し、またその後発生された音声との類似性を比較する手段と、その処理に対応した時計機能（ストップウオッチ処理）や計数（カウント）機能、メモリ機能起動停止、結果の表示または音声による提示が行われる。このため、本実施例には、図８のＡ／Ｄ変換器７の出力側に使用者の発声を検出する発声検出部１５を設け、この発声検出部１５の後段に音声登録音声認識部３３を設け、この音声登録音声認識部３３に使用者の発声した特定の音声を予め記憶する音声メモリ３４を設け、さらに表示処理部１８を制御する時計機能等部３５を設ける。表示処理部１８は、表示コマンド解読部１７だけでなく、音声登録音声認識部３４により制御される。
【００４４】
したがって、本実施例によれば、予め登録された「時計」、あるいは「カウンタ」、「スタート」、「ストップ」などの音声と連動して、作業に必要な時間情報や計数情報の提供が可能になり、作業効率・利便性の向上が可能になる。
【００４５】
図１２は、本発明の第８の実施例に係る騒音制御装置であって、複数の使用者側騒音キャンセルユニット２０１−１、２０１−２、…、２０１−ｎの各構成を示す図である。図１１に示すように、個別に設けられた音声入力用マイクロフォン（４１）と騒音検出用マイクロフォン（８）を、図１２に示すように、兼用とし一つにまとめた構成にすることにより、システムの簡素化、小型化、低コスト化が可能になる。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、個々の騒音キャンセルユニットで騒音低減を可能にする適応型フィルタは、通常騒音制御装置で使用される複雑な適応処理を行う処理能力を必要とせず、簡易なフィルタを実現するハードウエアのみでよく、ハードウエアの簡素化とコスト低減が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例に係る騒音制御装置の構成を示す図（その１）である。
【図２】本発明の第１の実施例に係る騒音制御装置の構成を示す図（その２）である。
【図３】図１（ａ）の係数更新部１３の係数更新処理タイミングの例を示す図である。
【図４】本発明の第２の実施例に係る騒音制御装置であって集中制御部２００の構成を示す図である。
【図５】図４の係数更新部１３の係数メモリと非常用係数メモリの切り替えを説明する図である。
【図６】本発明の第３の実施例に係る騒音制御装置であって複数の使用者側の騒音キャンセルユニット（２０１−１、２０１−２、…、２０１−ｎ）の各構成を示す図である。
【図７】本発明の第４の実施例に係る騒音制御装置であって集中制御部２００の構成を示す図（その１）である。
【図８】本発明の第４の実施例に係る騒音制御装置であって複数の使用者側の騒音キャンセルユニット（２０１−１、２０１−２、…、２０１−ｎ）の各構成を示す図（その２）である。
【図９】本発明の第５の実施例に係る騒音制御装置であって複数の使用者側の騒音キャンセルユニット（２０１−１、２０１−２、…、２０１−ｎ）の各構成を示す図である。
【図１０】本発明の第６の実施例に係る騒音制御装置であって集中制御部２００の構成を示す図である。
【図１１】本発明の第７の実施例に係る騒音制御装置であって複数の使用者側の騒音キャンセルユニット（２０１−１、２０１−２、…、２０１−ｎ）の各構成を示す図である。
【図１２】本発明の第８の実施例に係る騒音制御装置であって複数の使用者側騒音キャンセルユニット２０１−１、２０１−２、…、２０１−ｎの各構成を示す図である。
【図１３】従来のヘッドホンタイプの騒音制御装置であってフィードフォワード処理を行うものの構成を示す図である。
【図１４】従来のヘッドホンタイプの騒音制御装置であってフィードバック処理を行うものの構成を示す図である。
【図１５】従来のヘッドホタイプの通信機の構成を示す図である。
【図１６】図１５の通信機の外観を示す図である。
【符号の説明】
１…スピーカ
２…誤差検出用マイクロフォン
８…騒音検出用マイクロフォン
１１…適応型フィルタ
１２…フィルタ係数メモリ
１３…係数更新部
１４…異常事態検出手段
１５…発声検出部
１６…表示用データ管理機能部
１７…表示コマンド解読部
１８、１９…表示手段
２０…了解コマンド発声部
３２…残留音管理比較手段
３３…音声登録音声認識部
３４…音声メモリ
３５…時計機能等部
６０…第二の送信部
７０…第二の受信部
８０…第一の送信部
９０…第一の受信部
２００…集中制御部
２０１−１、２０２−１、…、２０１−ｎ…騒音キャンセルユニット
Claims (8)
- 騒音から形成されたキャンセル音を該騒音と干渉させることにより、該騒音を低減する騒音制御装置であって、
複数の騒音キャンセルユニットと、該複数の騒音キャンセルユニットを集中制御する集中制御部とを備え、
前記複数の騒音キャンセルユニットの各々は、前記騒音を入力する第一のマイクロフォンと、フィルタ係数に基づいて入力された該騒音からキャンセル音を形成する適応型フィルタと、該キャンセル音を出力するスピーカと、該キャンセル音と該騒音とが干渉した結果の残留音を誤差信号として検出する第二のマイクロフォンと、該誤差信号を前記集中制御部に対して送信する第一の送信部と、該集中制御部から送信されるフィルタ係数を受信する第一の受信部とを有し、
前記集中制御部は、前記複数の騒音キャンセルユニットから送信される前記誤差信号を受信する第二の受信部と、受信した該誤差信号に基づいて当該騒音キャンセルユニットに適応した前記フィルタ係数を逐一的に算出するフィルタ係数更新部と、算出した該フィルタ係数を該複数の騒音キャンセルユニットに対して送信する第二の送信部とを有し、
前記複数の騒音キャンセルユニットは、前記集中制御部から送信された前記フィルタ係数を受信して前記適応型フィルタに設定し、該適応型フィルタは、設定された該フィルタ係数に基づいて前記キャンセル音を形成するとともに、
前記集中制御部は、異常事象に係る異常音を検出する異常事態検出手段と、複数種類の非常用フィルタ係数を記憶する非常係数メモリとを有し、
前記異常事態検出手段が前記異常音を検出した場合に、前記非常係数メモリに記憶された前記非常用フィルタ係数を、前記第二の送信部によって前記騒音キャンセルユニットの各々に送信し、該騒音キャンセルユニットに設定された前期フィルタ係数を順次又は選択的に該非常用フィルタ係数に書き換えることを特徴とする騒音制御装置。 - 前記騒音キャンセルユニットの各々は、当該騒音キャンセルユニットの使用者の発声を検出する発声検出部と、該使用者の骨伝導による音声を補正するための音声補正用係数を記憶するフィルタ係数用メモリとを有し、
前記発声検出部は、前記第二のマイクロフォンによって前記使用者の骨伝導による前記音声が検出されたとき、前記フィルタ係数用メモリに記憶された前記音声補正用係数を前記適応型フィルタに設定するとともに、前記第二のマイクロフォンが検出した骨伝導による前記音声が、前記適応型フィルタで処理された後、前記第一の送信部により前記集中制御部に対して送信されるように、スイッチを切り替えることを特徴とする請求項１に記載の騒音制御装置。 - 前記騒音キャンセルユニットの各々は、当該騒音キャンセルユニットの使用者に対して視覚情報を提供する表示部と、該表示部の表示を制御する表示コマンド解読部とを有し、
前記集中制御部は、前記騒音キャンセルユニットの各々に表示情報を伝達する表示用データ管理機能部を有し、
前記表示用データ管理機能部は、表示リクエストがあった場合には、前記フィルタ係数と並行して、又は前記フィルタ係数に替わって、所定の表示データを前記第二の送信部によって前記騒音キャンセルユニットに対して送信し、前記表示コマンド解読部は、前記集中制御部から前記表示データが送信されてきた場合には、該表示データを、前記表示部に表示することを特徴とする請求項１に記載の騒音制御装置。 - 前記騒音キャンセルユニットの各々は、前記使用者による前記表示データの表示確認音声に対する了解コマンドを発声する了解コマンド発声部を有し、
前記表示コマンド解読部は、前記了解コマンドを受けた場合には、前記表示データの表示を中断するとともに、前記了解コマンド発声部は、前記了解コマンドを前記第一の送信部によって前記集中制御部に対して送信することを特徴とする請求項３に記載の騒音制御装置。 - 前記集中制御部は、前記騒音キャンセルユニットの各々から送信された前記残留音を記憶する第一の残留音メモリと、予め複数の場所で検出した残留音を該場所と対応付けて記憶した第二の残留音メモリと、前記第一及び第二の残留音メモリに記憶された残留音の特徴を比較することによって、前記騒音キャンセルユニットの各々の使用場所を特定する残留音管理比較手段とを有することを特徴とする請求項１に記載の騒音制御装置。
- 前記騒音キャンセルユニットの各々は、前記使用者が発声した特定音声を予め記憶する音声メモリと、該音声メモリに記憶された該特定音声と前記第一若しくは第二のマイクロフォンが検出した前記使用者の音声とを比較する音声登録音声認識部と、該音声登録音声認識部によって制御される計数・時計機能部とを有し、
前記音声登録音声認識部は、前記使用者の特定音声に基づいて前記計数・時計機能部の特定の機能を起動するとともに、前記計数・時計機能部の出力を前記表示部に表示させることを特徴とする請求項３に記載の騒音制御装置。 - 前記第一のマイクロフォンは、前記騒音キャンセルユニットの使用者に係る周囲の騒音を入力するとともに、該使用者の音声を入力できるように配置され、
前記騒音キャンセルユニットの各々は、前記第一のマイクロフォンの出力が前記第一の送信部に入力されるように切り替える切替手段を有し、
前記使用者の音声を前記集中制御部に伝送する場合には、前記切替手段を前記第一のマイクロフォンの出力が前記第一の送信部に入力されるように切り替えることにより、前記第一のマイクロフォンが検出した前記使用者の音声を前記第一の送信部によって前記集中制御部に対して送信することを特徴とする請求項１、３乃至６のいずれか一項に記載の騒音制御装置。 - 騒音から形成されたキャンセル音を該騒音と干渉させることにより、該騒音を低減する騒音制御装置であって、
複数の騒音キャンセルユニットと、該複数の騒音キャンセルユニットを集中制御する集中制御部とを備え、
前記複数の騒音キャンセルユニットの各々は、前記騒音を入力する第一のマイクロフォンと、フィルタ係数に基づいて入力された該騒音からキャンセル音を形成する適応型フィルタと、該キャンセル音を出力するスピーカと、該キャンセル音と該騒音とが干渉した結果の残留音を誤差信号として検出する第二のマイクロフォンと、該誤差信号を前記集中制御部に対して送信する第一の送信部と、該集中制御部から送信されるフィルタ係数を受信する第一の受信部とを有し、
前記集中制御部は、前記複数の騒音キャンセルユニットから送信される前記誤差信号を受信する第二の受信部と、受信した該誤差信号に基づいて当該騒音キャンセルユニットに適応した前記フィルタ係数を逐一的に算出するフィルタ係数更新部と、算出した該フィルタ係数を該複数の騒音キャンセルユニットに対して送信する第二の送信部とを有し、
前記複数の騒音キャンセルユニットは、前記集中制御部から送信された前記フィルタ係数を受信して前記適応型フィルタに設定し、該適応型フィルタは、設定された該フィルタ係数に基づいて前記キャンセル音を形成するとともに、
前記集中制御部は、前記騒音キャンセルユニットの各々から送信された前記残留音を記憶する第一の残留音メモリと、予め複数の場所で検出した残留音を該場所と対応付けて記憶した第二の残留音メモリと、前記第一及び第二の残留音メモリに記憶された残留音の特徴を比較することによって、前記騒音キャンセルユニットの各々の使用場所を特定する残留音管理比較手段とをさらに有することを特徴とする騒音制御装置。
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