JPH03274895A - アクティブ・ノイズ・キャンセラー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、外部騒音を積極的にキャンセルする機能を有
するアクティブ・ノイズ・キャンセラーに関する。

（従来の技術） 従来、アクティブ・ノイズ・キャンセラーとして、例え
ば、米国特許第４４５５６７５号に記載されているよう
なものが知られている。このアクティブ・ノイズ・キャ
ンセラーは、モニタ用マイクロホンからの入力音とは逆
位相のキャンセル音を消音スピーカから出力し、外部騒
音とキャンセル音との打ち消し作用により外部騒音を消
音するものである。

しかしながら、この従来技術によれば、キャンセル音を
偏りなく入力すると共に、キャンセル音の音場を乱さな
いように、モニタ用マイクロホンを設置するのが困難で
あるとい・う問題がある。

しかも、モニタ用マイクロホンは、外部騒音も入力する
必要から消音スピーカとはある程度の間隔を設ける必要
があり、これにより位相遅れが生じてハウリングが生じ
るという問題もある。

そこで、本願出願人は、以上のような従来の問題をフィ
ードバック制御が不要な簡単な制御回路により解決する
手段として、特願平１−４４７９０号に記載のアクティ
ブ・ノイズ・キャンセラー（以下先行技術という）を提
案した。

この先行技術は、消音スピーカの負圧面に、キャンセル
音と同位相の副キャンセル音を放射する副スピーカを設
け、消音スピーカの負圧面から放射されるキャンセル音
とは逆位相の音（負キャンセル音）と副キャンセル音と
が打ち消し合う位置にモニタ用マイクロホンを設けて、
モニタ用マイクロホンに外部騒音のみが入力されるよう
にしている。

（発明が解決しようとする課題） 上述の先行技術では、スピーカから放射された音をモニ
タ用マイクロホンで入力し再びスピーカで放射する閉ル
ープ回路が構成されている。

ところが、例えば、「音響工学原論　下巻」［発行所　
■コロナ社　Ｓ４８．３．１０発行］の第５２６頁に示
すように、スピーカは、コーン紙等の振動部材の質量や
弾性に基づき周波数域によって音圧が異なるという音圧
周波数特性を有しており（この例では、低周波数域にお
いて音圧が低い）、このような特性に基づき、消音対象
音の特定周波数域の音（例えば、低周波数域）は消音で
きるが、他の周波数域の音は消音できないというような
不具合が生じる。

本発明は、上述のような問題に着目してなされたもので
、所定周波数域の消音性能の低下を防止することのでき
るアクティブ・ノイズ・キャンセラーの開発を課題とす
る。

（課題を解決するための手段） 本発明のアクティブ・ノイズ・キャンセラーでは、騒音
キャンセル回路に、キャンセル音発生信号及び副キャン
セル音発生信号の出力周波数特性を変更可能なイコライ
ザ回路を設け、これにより、全周波数域における音圧の
等化を可能とすることで、上記課題を解決するようにし
た。

即ち、本発明のアクティブ・ノイズ・キャンセラーでは
、正負一方の面から消音対象空間に向けて所定のキャン
セル音を放射させる消音スピーカと、該消音スピーカの
正負他方の面に向けて前記キャンセル音と同位相の副キ
ャンセル音を放射させる副スピーカと、両スピーカから
放射される音が打ち消し合う位置に配置されたモニタ用
マイクロホンと、該モニタ用マイクロホンからの入力音
とは逆位相のキャンセル音を消音スピーカの一方の面か
ら放射させるべくキャンセル音発生信号を出力すると共
に、副スピーカから消音スピーカの他方の面に対してキ
ャンセル音と同位相の副キャンセル音を放射させるべく
副キャンセル音発生信号を出力する騒音キャンセル回路
と、を設け、さらに、前記騒音キャンセル回路に、出力
周波数特性を変更可能なイコライザ回路を設けた。

（作　用） 消音を行う場合、モニタ用マイクロホンから入力された
音に基づき、消音スピーカから消音対象空間に向けてキ
ャンセル音を放射する。

よって、消音対象空間では、外来音がそれとは逆位相の
キャンセル音により打ち消される。

また、モニタ用マイクロホンは、両スピーカからの音が
打ち消しされる位置に配置されていて、即ち、この位置
では、消音スピーカの正負一方の面から放射されるキャ
ンセル音及びこのキャンセル音とは逆位相の他方の面か
ら放射される負キャンセル音とが、それぞれ、副スピー
カの正負一方の面から放射される副キャンセル音（＝キ
ヤンセル音）及び負側キャンセラー（副キャンセル音と
逆位相）と打ち消し台って両スピーカからの音は入力さ
れず、外来音だけを人力することができる。

そして、本発明では、モニタ用マイクロホンから入力さ
れた信号は、騒音キャンセル回路のイコライザ回路にお
いて、出力周波数特性の変更が成されてから、キャンセ
ル音発生信号及び副キャンセル音発生信号として出力さ
れる。

従って、両スピーカの音圧周波数特性に応じ、音圧の低
い周波数域では、キャンセル音発生信号及び副キャンセ
ル音発生信号の出力を上昇させ、逆に音圧の高い周波数
域では、両信号の出力を低下させて、音圧周波数特性の
等化を図ることができる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。尚、
実施例を説明するにあたり、各図において同一の符号は
同一の対象を示す。

まず、本発明実施例の構成を説明する。

第１図は本発明実施例のアクティブ・ノイズ・キャンセ
ラーの構成を示す全体図であって、図において、１は使
用者の耳腔Ｅに対し所定のキャンセル音を発生放射させ
る消音スピーカ、２は副スピーカ、３は外来音Ａを入力
するモニター用マイクロホン、４は前記消音スピーカ１
にキャンセル音発生信号ａを出力すると共に、副スピー
カ２に副キャンセル音発生信号すを出力する騒音キャン
セル回路、５は支持部材、６はカバーである。

前記消音スピーカ１は、図示を省略したコイルに通電す
るとマグネット１ｄと吸引しあってダイヤフラム１ｂを
振動させる構造である。

前記副スピーカ２は、前記消音スピーカ１と同一のスピ
ーカ、即ち、音響的に等価のスピーカであって、同様に
ダイヤフラム２ｂ及びマグネット２ｄを備えている。

尚、両スピーカ１，２の音圧周波数特性を第４図に示し
ており、５００Ｈ２よりも低い周波数域では６ｄＢ／。

。、の傾きで音圧が低下し、また、２ＫＨ２よりも高い
周波数域では、６　ｄＢ／。。、の傾きで音圧が上昇し
た後に、それ以上の周波数域で音圧が低下する特性とな
っている。

前記支持部材５は、ヘッドホン状のカバー６の内部を消
音空間Ｂと外来音側空間Ｃとに画成すると共に、両スピ
ーカ１，２及びモニタ用マイクロホン３を支持している
。そして、この支持構造は、モニタ用マイクロホン３を
中心として両スピーカ１，２を対称的に支持すると共に
、両スピーカ１，２の間に中間室りを形成する構造とな
っている。

また、前記支持部材５には、上部に中間室りと外来音側
空間Ｃとを連通ずる連通孔５ａが形成されると共に、下
部に消音空間Ｂと外来音側空間Ｃを連通して取付用孔５
ｂが形成されている。

この取付用孔５ｂに前記モニタ用マイクロホン３が設け
られている。

次（ご、前記騒音キャンセル回路４について説明する。

この騒音キャンセル回路４は、モニタ用マイクロホン３
から入力される音に基づいて、両スピーカ１．２から、
キャンセル音ｓ１及び副キャンセル音ｓ２を放射させる
もので、イコライザ回路４ａ、パワーアンプ４ｅ及び反
転回路４ｆを有している。

前記イコライザ回路４ａは、モニタ用マイクロホン３か
らの入力信号のレベルを周波数域により変更する回路で
ある。尚、詳細については後述する。

前記パワーアンプ４ｅは、イコライザ回路４日を経た信
号を、後述するキャンセル音ｓ１の音圧が外来音Ａと等
しくなるように主増幅するものである。

前記反転回路４ｆは、パワーアンプ４ｅを経た信号の位
相を１８０度ずらした信号であるキャンセル音発生信号
ａを消音スピーカ１に向けて出力する回路である。尚、
副スピーカ２に対しては、パワーアンプ４ｅからの信号
がそのまま、副キャンセル音発生信号すとして副スピー
カ２に出力される。

次に、前記イコライザ回路４ａの構成を説明する。この
イコライザ回路４ａは、４つのコンデンサｃ、、ｃ２．
ｃ３．ｃ、と５つの抵抗Ｒ３゜Ｒ２、Ｒａ　、Ｒ４、Ｒ
ｓと１つのアンプ４ｂと１つのスイッチ７とで構成され
ている。そして、このスイッチ７は、本実施例の場合、
端子Ｙｂ側に投入している。

第２図は、スイッチ７を端子Ｉｂ側に投入している場合
の、イコライザ回路４ａの利得特性を示しており、５０
８２以下の低周波数域ａは、図示の用に６０ｄＢ均一な
利得特性、５０Ｈ２〜５００Ｈ２の間の周波数域すは、
６　ｄＢ／。ｃ７の傾きの特性、５００Ｈ２〜２　Ｋ１
−１２の間の周波数域Ｃは、周波数域ａよりも低い４０
ｄＢの均一利得特性、２　Ｋ１−１２以上の周波数域ｄ
は、６ｄＢ／。、の傾きの特性となる。この場合、抵抗
Ｒ，，Ｒ２とで電圧利得（Ｒ２／Ｒ，＝１０００）６０
ｄＢに設定されている。

尚、低周波数域ａでは、抵抗Ｒ１の直流インピーダンス
として動作するコンデンサＤ１でロールオフされる。ま
た、中・高周波数域す、　　ｃ、　ｄでは、まず、５０
Ｈ２のポール周波数があり、ここでは、帰還抵抗Ｒ２を
コンデンサＣ２，Ｃ３でシャントとして作られ、このシ
ャントは、コンデンサＣ２に押入したコンデンサＣ３が
有効に動作する。また、第２のボール周波数２ＫＨ２は
、抵抗臼３及びコンデンサＣ３のシャントで作られてい
る。

次に、第３図は、スイッチ７を端子Ｔａ側に投入した場
合の利得特性を示しており、この場合、抵抗Ｒ２及びコ
ンデンサＣ４によりボール周波数５０Ｈｚ（ｅで示す）
を形成し、抵抗Ｒ４及びコンデンサＣ４によりポール周
波数３にＨ２（９で示す）を形成している。

次に、作用を説明する。

例えば、航空機のコックビット内等のような外部騒音下
において、この外部騒音が聴こえないようにしたい場合
には、本実施例装置を図示のように耳腔Ｅにあてて使用
する。

この時の作動を簡単に説明する。

まず、モニタ用マイクロホン３から、外来音（外部騒音
）Ａが入力される。

そして、騒音キャンセル回路４では、モニタ用マイクロ
ホン３からの入力信号に対して処理を施して、消音スピ
ーカ１に対して外来音Ａとは位相を逆転させたキャンセ
ル音発生信号ａを出力すると共に、外来音Ａと同位相の
副キャンセル音発生信号すを出力する。

従って、消音スピーカ１からは、消音空間Ｂに向けて外
来音Ａとは逆位相のキャンセル音ｓ１が放射され、この
消音空間臼では、外来音Ａがこの逆位相のキャンセル音
ｓ１による打ち消し作用を受けて消音される。

ところで、消音スピーカ１からキャンセル音Ｓ１が放射
される場合、負圧面であるダイヤフラム裏面１ｆからは
、キャンセル音ｓ１とは逆位相の負キャンセル音ｔ１が
放射される。

一方、副スピーカ２には、キャンセル音発生信号ａとは
逆位相の副キャンセル音発生信号すが与えられていて、
即ち、ダイヤフラム裏面２ｆから消音スピーカ１に向け
てキャンセル音＄１と同位相の副キャンセル音ｓ２が放
射されると共に、ダイヤフラム表面２ｅから外来音側空
間Ｃに向けて副キャンセル音ｓ１　（＝キャンセル音ｓ
２）と逆位相の負側キャンセル音ｔ２（＝負キャンセル
音ｔ１）が放射される。

従って、両スピーカ１．２の間、即ち、支持部材５の中
央位置では、消音スピーカ１から放射される負キャンセ
ル音ｔ１と副スピーカ２から放射される副キャンセル音
ｓ２とが逆位相であることで打ち消され、また、消音ス
ピーカ１からのキャンセル音ｓ１と副スピーカ２からの
負側キャンセル音ｔ２とが逆位相であることで打ち消さ
れ、この部分では６、両スピーカ１，２からの音は入力
されずに、外来音Ａのみを入力することができる。

また、両スピーカ１，２の音圧周波数特性は、第４図の
通りであるが、イコライザ回路４ａではモニタ用マイク
ロホン３からの入力信号に対して第２図に示すような、
利得を与えて周波数特性を変更するもので、即ち、この
利得特性は、両スピーカ１，２の特性と対称的な特性で
あるので、このイコライザ回路４ａを経た信号は、全周
波数域において、均一な音圧特性となる。

このように、全周波数域において、均一な音圧特性とな
り、周波数域により音圧レベルが異なる消音対象音を、
全周波数域に亘り消音できるという効果が得られる。

また、本実施例の騒音キャンセル回路４は、スイッチγ
を端子Ｔａ側に切り換えると、イコライザ回路４の利得
特性が変更され、両スピーカ１゜２とは特性の異なるス
ピーカを全周波数域において均一な音圧特性とすること
ができるもので、例えば、用途に応じ２つの種類のスピ
ーカの設定がある場合には、騒音キャンセル回路４のス
イッチＹを切り換えるだけで対応することができ、汎用
性が高いという効果が得られる。

以上、実施例を図面に基づき説明してきたが具体的な構
成は、この実施例に限られるものではなく、本発明は、
消音対象音をキャンセルするものであるから、消音対象
音しては、上述したような騒音に限られるものではなく
、例えば、音の調和を図る目的において、任意の音のみ
をキャンセルするというような使用刃もある。

また、実施例では、両スピーカ１，２の正圧面側を消音
対象空間Ｂ及び外来音側空間Ｃに向けて配置した例を示
したが、１８０°回転させて負圧面がそちらの方向を向
くようにしてもよい。

（発明の効果） 以上説明してきたように、本発明のアクティブ・ノイズ
・キャンセラーにあっては、騒音キャンセル回路に、出
力周波数特性を変更可能なイコライザ回路を設けた構成
としたため、両スピーカの音圧周波数特性に応じて、イ
コライザ回路の作動に基づき、音圧周波数特性の等化を
図ることができ、これにより、全周波数域において一定
の消音性能が得られ、消音性能が向上するという効果が
得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明一実施例のアクティブ・ノイズ・キャン
セラーの構成を示す全体図、第２図及び第３図は実施例
の要部のイコライザ回路の利得特性図、第４図は実施例
のスピーカの音圧周波数特性図である。 １・・・消音スピーカ ２・・・副スピーカ ３・・・モニター用マイクロホン ４・・・騒音キャンセル回路 ４ａ・−・イコライザ回路 Ａ・・・外来音 ａ・・・キャンセル音発生信号 ｂ・−・副キャンセル音発生信号 ｓｌ・−・キャンセル音 ｓ２・・・副キャンセル音 特許出願大 カルソニック株式会社 第４図 −６９０− 第２図 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）正負一方の面から消音対象空間に向けて所定のキャ
   ンセル音を放射させる消音スピーカと、該消音スピーカ
   の正負他方の面に向けて前記キャンセル音と同位相の副
   キャンセル音を放射させる副スピーカと、 両スピーカから放射される音が打ち消し合う位置に配置
   されたモニタ用マイクロホンと、 該モニタ用マイクロホンからの入力音とは逆位相のキャ
   ンセル音を消音スピーカの一方の面から放射させるべく
   キャンセル音発生信号を出力すると共に、副スピーカか
   ら消音スピーカの他方の面に対してキャンセル音と同位
   相の副キャンセル音を放射させるべく副キャンセル音発
   生信号を出力する騒音キャンセル回路と、 を備え、 前記騒音キャンセル回路に、出力周波数特性を変更可能
   なイコライザ回路を設けたことを特徴とするアクテイブ
   ・ノイズ・キャンセラー。