JPH03274997A - 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
するアクテイブ・ノイ・ズ・キャンセラーに関し、特に
、入・出力の特性改善に関する。

（従来の技術） 従来、アクテイブ・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。このアクテイブ・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号に記載のアクテイ
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） 上述の先行技術において、両スピーカから放射される音
としては、消音対象音がどのような特性の音であっても
一様に消音できるように、周波数の全域において出力が
一様であるフラットな出力特性であるのが好ましいが、
このような出力特性を得るのは困難であった。そこで、
簡単な構成によりフラットな出力特性を得られるような
特性改善が望まれる。

さらに、両スピーカが音を放射する際に、ダイヤフラム
等の振動部材が、例えば、反射音等の外部からの音（疎
密波）を受けると、振動状態が変化し、このようなこと
によっても、上述のようなフラットな特性を得るのが難
かしいという問題があった。

また、以上は出力側であるが、入力側のモニタ用マイク
ロホンにあっても、入力音がどのような音であってもそ
れを正確に入力できるようにフラットな入力特性である
のが好ましいが、このモニタ用マイクロホンも振動部材
が振動することに基づいて音を入力する構造であるから
、上述したような外部からの音の影響等によりフラット
な入力特性が得られない。そこで、この場合も簡単な構
成によりフラットな入力特性が得られるような特性改善
が望まれる。

本発明は、上述のような問題に着目してなされたもので
、簡単な構成により、外界の影響遮断及び出力特性の特
性改善を図ることのできるアクテイブ・ノイ・ズ・キャ
ンセラーの開発を第１の課題とし、かつ、簡単な構成に
より、外界の影響遮断及び入力特性の改善を図ることの
できるアクテイブ・ノイ・ズ・キャンセラーの開発を第
２の課題とする。

（課題を解決するだめの手段） 本発明のアクテイブ・ノイ・ズ・キャンセラーでは、細
孔を有したハウジングで両スピーカの全面を覆うことに
より第１の課題を解決すると共に、同様のハウジングで
モニタ用マイクロホンを覆うことにより第２の課題を解
決するようにした。

即ち、請求項１記載の本発明のアクテイブ・ノイ・ズ・
キャンセラーでは、正圧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
スピーカの負圧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、前記消音スピーカ及び副スピーカの全面を覆っ
て設けられ、複数の細孔が形成されたスピーカハウジン
グとを設けた。

また、請求項２記載のアクテイブ・ノイ・ズ・キャンセ
ラーでは、スピーカハウジングに替えて、モニタ用マイ
クロホンの全面を覆って設けられ、複数の細孔が形成さ
れたマイクハウジングを設けた。

（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
ンセル音及び他方の面から放射されるキャンセル音とは
逆位相の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キャンセル音とは逆位相の
負キャンセル音（負側キャンセラー）及び副キャンセル
音（＝キヤンセル音）と打ち消し合って両スピーカから
の音は入力されず、外来音だけを入力することができる
。

そして、本発明請求項１記載のアクテイブ・ノイ・ズ・
キャンセラーでは、両スピーカから放射された音は、ス
ピーカハウジングの細孔を通り出力される。即ち、両ス
ピーカからの放射音は、細孔を通る際に抵抗を受ける。

従って、最高の直径や細孔を設ける位置や細孔の数によ
って、特定の周波数の音を通過させ易くしたり、通過し
難くすることができるもので、即ち、両スピーカにおい
て、出力が高過ぎる周波数域の音を通過させ難くすると
共に、出力が低すぎる周波数域の音を通過させ易くして
、フラットな出力特性を得ることができる。

そして、反射音や外来音等の外界からの音も、スピーカ
ハウジングの細孔を通ってから両スピーカまで達するも
ので、この細孔を通過する際に抵抗を受けて、両スピー
カが外界から受ける影響は緩和される。

また、請求項２記載のアクテイブ・ノイ・ズ・キャンセ
ラーでは、外来音は、マイクハウジングの細孔を通りモ
ニタ用マイクロホンにより入力される。

従って、この場合も細孔の径や細孔を設ける位置や細孔
の数によって、特定の周波数の音を通過させ易くしたり
、通過し難くすることができるもので、即ち、モニタ用
マイクロホンにおいて入力が強すぎる周波数域の音を通
過させ難くすると共に、入力か弱すぎる周波数域の音を
通過させ易くすることで、フラットな入力特性を得るこ
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、請求項１の発明に対応した第１実施例の構成を説
明する。

第１図は本発明第１実施例のアクテイブ・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、３ａ及び３ｂ
は外来音Ａを入力する第１モニター用マイクロホン及び
第２モニタ用マイクロホン、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は隔壁、６はカバーである。

前記消音スピーカ１は、ダイヤフラム１ｂ、コイルｌｃ
、マグネット１ｄを備えていて、コイル１ｃ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
動させる構造であり、ダイヤフラム表面１ｅが正圧面で
あり、ダイヤフラム裏面１ｆが負圧面となる。

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、ダイヤ
フラム２ｂ、コイル２ｃ、マグネット２ｄを備えていて
、ダイヤフラム表面２ｅが正圧面であり、ダイヤフラム
裏面２ｆが負圧面である。

前記隔壁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を支持している。そしてこの支持構造は、両スピ
ーカ１．２を隔壁５の中央で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。

尚、前記隔壁５には、中間室りと外来音側空間Ｃとを連
通ずる連通孔５ａが形成されている。

両モニタ用マイクロホン３ａ、３ｂは、両スピーカ１．
２の間の下方位置の隔壁５に形成された取付用孔５ｂに
取り付けられている。

即ち、両マイクロホン３ａ、３ｂは、同一のものを背中
合せに一体に設けたもので、単一指向性に形成されてい
て、指向方向を両スピーカ１．２の音の放射方向と平行
に、それぞれ、消音空間す及び外来音側空間Ｃの方向に
向けて設置されている。

両マイクロホン３ａ、３ｂ及び両スピーカ１゜２は、騒
音キャンセル回路４に接続されている。

即ち、前記騒音キャンセル回路４は、両マイクロホン３
ａ、３ｂ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、遅延回路４ａ、ゲイン回路４ｂ、プリ
アンプ４Ｃ，フィルタ回路４ｄ、パワーアンプ４ｅ及び
反転回路４ｆを有している。

前記遅延回路４ａ及びゲイン回路４ｂは、第１モニタ用
マイクロホン３ａに接続され、遅延回路４ａは、第１モ
ニタ用マイクロホン３ａからの入力信号の位相を遅らせ
、ゲイン回路４ｂは、入力信号のゲインを変える。尚、
遅延回路４ａに替えて位相を速める回路を設けてもよい
。

前記プリアンプ４Ｃは、両回路４ａ、４ｂを経た第１モ
ニタ用マイクロホン３ａからの入力信号及び第２モニタ
用マイクロホン３ｂからの入力信号を前置増幅するもの
で、ゲイン回路４ｂ及び第２モニタ用マイクロホン３ｂ
に接続されている。

前記フィルタ回路４ｄは、プリアンプ４ｃを経た信号の
中から不必要な周波数範囲をキャンセル音から取り除く
もので、即ち、両スピーカ１，２から出力することので
きない周波数範囲の音を取り除くように構成されている
。

前記パワーアンプ４ｅは、フィルタ回路４ｄ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、パワーアンプからの信号の位相を
１８０度ずらして消音スピーカ１に向けて出力する回路
である。

ところで、両スピーカ１．２のダイヤフラム表面１ｅ、
２ｅの全面を覆うようにして、スピーカハウジング７．
７が対称に設けられている。

両スピーカハウジング７．７は、図示のように多数の細
孔７ａが形成され、かつ、図示のような曲面形状に形成
されている。そして、この曲面は、消音スピーカ１から
放射されたキャンセル音ｓ１の位相が耳腔Ｅにおいて一
致する形状とされている。即ち、図示の使用状態では、
ダイヤフラム１ｂと耳腔Ｅとの距離が短くなっているた
め、距離差が与える影響が大きくなっている。つまり、
ダイヤフラム１ｂにおいて耳腔Ｅに近い部分から放射さ
れた音と遠い部分から放射された音との位相がずれ易く
なっている。

そこで、本実施例では、スピーカハウジング７の曲面を
、両スピーカ１．２の音圧分布特性に対応した形状に形
成すると共に、細孔７ａを、耳腔Ｅから離れた位置に数
多く設けて、耳腔Ｅに近い位置で放射される音に対して
抵抗を与え、位相を遅らせるようにしている。

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、両マイクロホン３ａ、３ｂ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、両マイクロホン３
ａ、３ｂからの入力信号に対して、所定の遅延・ゲイン
処理を行うと共に、増幅・フィルタ処理を施し、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信号で
あるキャンセル音発生信号ａを出力し、一方、副スピー
カ２に対しては外来音Ａと同位相の信号である副キャン
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Ｂ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ｓ１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台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、隔壁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
キャンセル台ｔ２とが逆位相であることで打ち消され、
この部分では、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。

本実施例のアクテイブ・ノイ・ズ・キャンセラーは、こ
のようにして外来音Ａの消音を行うが、両スピーカ１．
２から放射された音は、あるも周波数域ものは、スピー
カハウジング７を振動させ、また、ある周波数域のもの
はスピーカハウジング７の細孔７ａを通って、消音空間
Ｂ及び外来音側空間Ｃに放射される。

従って、両スピーカ１．２の放射音は、スピーカハウジ
ング７によって周波数域に応じた抵抗を受け、これによ
り、実際に雨空間Ｂ、　Ｄに放射された時の特性は、ダ
イヤフラムｌｂ、２ｂから放射された直後の特性とは異
なる特性となるもので、細孔７ａの径・数・位置により
、特性を任意に変えることができ、フラットな出力特性
とすることができる。

また、実施例の場合、スピーカハウジング７の曲面形状
及び細孔７ａの位置に基づき、耳腔Ｅにおいて位相のず
れが生じないようになっている。

以上のように本実施例のスピーカハウジング７は、両ス
ピーカ１，２から放射される音に影響を与えるだけでな
く、外からスピーカ１．２側へ到来する音に対しても影
響を与える。

即ち、両スピーカ１，２から放射された音は、カバー６
や使用者の耳腔Ｅ部分において、両スピーカ１．２側へ
反射する。また、外来音Ａも両スピーカ１．２の位置ま
で到来する。

このように両スピーカ１，２に音が到来すると、この音
も空気の疎密波であるから、ダイヤフラム１ｂ、２ｂの
振動に対し悪影響を与えることになる。

これに対し、本実施例では、スピーカハウジング７が、
反射音及び外来音Ａの到来の抵抗となり、両スピーカ１
．２おけるこれらの悪影響が緩和される。

さらに、本実施例では、両モニタ用マイクロホン３ａ、
３ｂの位置において、両スピーカ１，２から出力される
音のバランスが悪く完全に消音されていない場合には、
遅延回路４８及びゲイン回路４ｂにより、第１モニタ用
マイクロホン３ａから入力される信号の位相をずらした
りゲインを変えることにより、このアンバランスを解消
することができる。

次に、第２図に示す本発明第２実施例について説明する
。

この第２実施例は、請求項１及び請求項２の両方の発明
に対応したもので、モニタ用マイクロホン２３を１個だ
け設け、両スピーカ１．２及びモニタ用マイクロホン２
３を覆うハウジング２７゜２７を設けた例である。そし
て、このハウジング２７には細孔２７ａが多数形成され
ている。

この実施例の場合、騒音キャンセル回路４の構成が第１
実施例と異なり、モニタ用マイクロホン２３からの信号
はプリアンプ４ｃに入力されることになり、第１実施例
で示した遅延回路４ａ及びゲイン回路４ｂは省略される
ことになる。尚、このような騒音キャンセル回路は、先
願（特願平１−４４７９０号）にも示しているので、図
示は省略する。

また、この実施例はモニタ用マイクロホン２３は、弾性
部材２０を介装して支持されている。

この第２実施例の場合、第１実施例と同様に両スピーカ
１，２の出力特性を任意に変化させると共に、両スピー
カ１，２への外界者の悪影響を緩和することができるの
に加え、モニタ用マイクロホン２３へ入力される音もハ
ウジング２７及び細孔２７ａで抵抗を受け、特性が変化
するもので、このハウジング２７の形状及び細孔２７ａ
の径・数・位置により特性変化を任意に行うことができ
る。

従って、特に、高周波成分をカットしてハウリングの防
止を図ることができる。

また、弾性部材２０により隔壁５の振動がモニタ用マイ
クロホン２３に入力するのを緩和して、ハウリングを防
止することができる。

次に、第３図に示す第３実施例について説明する。

この実施例は、両スピーカを覆うハウジング３７を、両
スピーカ１，２を覆うスピーカハウジング部３７ａと、
モニタ用マイクロホン２３を覆つマイクハウジング部３
７ｂとに分けて形成した例である。そして、両部３７ａ
、３７ｂには細孔３７ｃが形成されている。

尚、作用については第２実施例と同様であるので説明を
省略する。

次に、第４図に示す第４実施例について説明する。

この第４実施例は、請求項２のみに対応した実施例であ
って、モニタ用マイクロホン２３を隔壁５に形成した凹
部４５内に配置して中間室りに臨ませ、かつ、モニタ用
マイクロホン２３を覆うべく凹部４５のみを覆うマイク
ハウジング４７を設けた例である。尚、４７ａは細孔で
ある。

従って、外来音Ａの特性をモニタ用マイクロホン２３に
入力される前に任意に変化させることができる。

次に、第５図に示す第５実施例について説明する。

この実施例は、モニタ用マイクロホン２３を覆うべく取
付用孔５ｂを覆って細孔５７ａを有したマイクハウジン
グ５７を設けた例である。

従って、第４実施例と同様の作用が得られる。

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力もある。

また、実施例では、両スピーカ１．２のダイヤフラム１
ｂ、２ｂの正圧面１ｅ、２ｅ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、１８００回
転させて負圧面ｉｆ、２ｆ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、請求項１記載のアクテイブ・
ノイ・ズ・キャンセラーにあっては、消音スピーカ及び
副スピーカの全面を覆ってスピーカハウジングを設け、
このスピーカハウジングに複数の細孔を形成した構成と
したため、細孔の径・数・位置により両スピーカの出力
特性を任意に変化させることができ、それにより、フラ
ットな出力特性を得ることが可能であり、簡単な構成に
より出力特性の改善を図ることができるという効果が得
られる。

また、請求項２記載のアクテイブ・ノイ・ズ・キャンセ
ラーにあっては、モニタ用マイクロホンの全面を覆って
マイクハウジングを設け、このマイクハウジングに複数
の細孔を形成して構成としたため、細孔の径・数・位置
によりモニタ用マイクロホンの入力特性を任意に変化さ
せることができ、それにより、フラットな入力特性を得
ることが可能であり、簡単な特性により入力特性の改善
を図ることができるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明第１実施例のアクテイブ・ノイ・ズ・キ
ャンセラーの構成を示す全体図、第２図は第２実施例の
要部を示す断面図、第３図は第３実施例の要部を示す断
面図、第４図は第４実施例の要部を示す断面図、第５図
は第５実施例の要部を示す断面図である。 １・・・消音スピーカ １ｅ・・・ダイヤフラム表面（正圧面）１ｆ・・・ダイ
ヤフラム裏面（負圧面）２・・・副スピーカ ３ａ・・・第１モニター用マイクロホン３ｂ・・・第２
モニター用マイクロホン２３・・・モニター用マイクロ
ホン ４・・・騒音キャンセル回路 ７・・・スピーカハウジング ７ａ・・・細孔 ２７・・・ハウジング （スピーカハウジング、マイクハウジング）２７ａ・・
・細孔 ３７・・・ハウジング （スピーカハウジング、マイクハウジング）３７ｃ・・
・細孔 ４７・・・マイクハウジング ４７ａ・・・細孔 ５７・・・マイクハウジング ５７ａ・・・細孔 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

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）正圧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、 該消音スピーカの負圧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、 前記消音スピーカ及び副スピーカの全面を覆って設けら
   れ、複数の細孔が形成されたスピーカハウジングと、 を備えていることを特徴とするアクテイブ・ノイ・ズ・
   キャンセラー。 ２）正圧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、 該消音スピーカの負圧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、 前記モニタ用マイクロホンの全面を覆って設けられ、複
   数の細孔が形成されたマイクハウジングと、 を備えていることを特徴とするアクテイブ・ノイズ・キ
   ャンセラー。