JPH0753120Y2 - アクティブ・ノイズ・キャンセラー - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、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。

（考案が解決しようとする課題） 上述の先行技術では実施例において、頭部に挿着して使
用するヘッドホンタイプのものを示している。

このようなヘッドホンタイプの場合、使用性を向上させ
るために軽量化が求められる。

また、スピーカと騒音キャンセル回路とを接続するリー
ド線が長いと、このリード線からノイズを拾うため、こ
のリード線の短縮も求められる。加えて、作業性の向上
も求められる。

本考案は、上述のような問題に着目してなされたもの
で、装置の軽量化、ノイズを低減による性能の向上及び
作業性の向上を図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） 本考案のアクティブ・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
れる音が打ち消しあ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
ル音と同位相に副キャンセル音を放出させるべく副キャ
ンセル音発生信号を出力する騒音キャンセル回路と、該
騒音キャンセル回路が配設された回路基板とを備え、前
記回路基板を、耳腔を覆うカバーに支持し、この回路基
板によりカバーの内部を耳腔側の消音空間と反対側の外
来音空間とに分け、前記消音空間側の消音スピーカと外
来音空間側の副スピーカを、回路基板に形成されたスピ
ーカ支持部の両側にそれぞれ支持し、回路基板を挟んで
互いに対向状態に配置し、前記モニタ用マイクロホン
を、回路基板に形成されたマイク支持部に支持し、両ス
ピーカから等距離位置に配置した。

（作用） 本考案のアクティブ・ノイズ・キャンセラーでは、騒音
キャンセル回路が配設された回路基板が耳腔を覆うカバ
ーに支持され、消音空間側の消音スピーカと外来音空間
側の副スピーカが、回路基板に形成されたスピーカ支持
部の両側にそれぞれ支持され、モニタ用マイクロホン
が、回路基板に形成されたマイク支持部に支持されてい
る。

よって、回路基板が、騒音キャンセル回路を設ける部材
と両スピーカ及びモニタ用マイクロホンを支持する部材
とを兼ねるため、小型・軽量化を図ることができる。

また、両スピーカ及びモニタ用マイクロホンを組み付け
た時点で、両スピーカ及びモニタ用マイクロホンの固定
と、両スピーカ及びモニタ用マイクロホンと騒音キャン
セル回路との接続とが同時に成され、作業性が向上す
る。

また、両スピーカと騒音キャンセル回路との間の距離
が、極めて近くなるから、リード線を全く不要として直
接接続すること、あるいは、リード線を極めて短くする
ことが可能であり、リード線部分からのノイズ低減によ
り消音性能を向上させることができる。

次に、消音を行なう場合、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、両スピーカから等距離
位置、即ち、両スピーカからの音が打ち消される位置に
配置されている。

よって、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のキャンセル音とが、
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（＝キャンセル音）及び負副キャンセル音
（副キャンセル音と逆位相）と打ち消し合って両スピー
カからの音は入力されず、モニタ用マイクロホンでは外
来音だけを入力することができる。

（実施例） 以下、本考案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、本考案実施例の構成を説明する。

第１図は本考案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ｂを出力する騒音キャン
セル回路、５は回路基板、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。

前記回路基板５は、ヘッドホン状のカバー６の中央部分
に設けられ、前記騒音キャンセル回路４が配設されてい
ると共に、両スピーカ1,2及びモニタ用マイクロホン３
を支持しているもので、第２図に、この回路基板５の斜
視図を示している。

この図に示すように、回路基板５は、外周部に環状部5a
が形成され、その中央部の上側から、スピーカ支持部5b
が垂下されると共に、下側からマイク支持部5cが立設さ
れている。

そして、前記スピーカ支持部5bは、下端が二又に形成さ
れ、この二又部分の先端の表裏に、スピーカ用端子5dが
形成され、このスピーカ用端子5dに、第１図に示すよう
に、両スピーカ1,2の端子（図示省略）が、導電性の接
着剤により直接接続されている。一方、マイク支持部5c
の上端部には、マイク用端子5eが形成され、このマイク
用端子5eに第１図に示すようにモニタ用マイクロホン３
が直接接続されている。即ち、前記モニタ用マイクロホ
ン３は、第３図に示すように、２本の接続用脚端子3a,3
aが設けられ、この接続用端子脚3a,3aを前記マイク用端
子5eに導電性の接着剤により接続された状態で固定され
ており、その位置は、両スピーカ1,2の間の中央位置と
なっている。

また、第１図に示すように、カバー６の内部は、回路基
板５により、耳腔Ｅ側の空間である消音空間と、それと
は反対側の外来音側空間Ｃとに分けられている。

次に、前記回路基板５に設けられている騒音キャンセル
回路４について説明する。

第４図はこの騒音キャンセル回路４を示す回路図であっ
て、この図に示すように、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s
2を放射させるもので、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。

前記プリアンプ4cは、モニタ用マイクロホン３からの入
力信号を前置増幅する回路であり、モニタ用マイクロホ
ン３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、前記パワーアンプ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ｂとして副スピーカ２
に出力される。

次に、作用を説明する。

まず、組付時について説明する。

両スピーカ1,2の図外の接続端子を回路基板５に設けた
スピーカ用端子5dに接続するもので、この接続を行うこ
とで、両スピーカ1,2は、回路基板５に固定される。

また、モニタ用マイクロホン３も同様であり、このモニ
タ用マイクロホン３に設けられた接続用脚端子3a,3aで
マイク支持部5cを挟み込み、その状態で、接続用脚端子
3a,3aとマイク用端子5eと接続して、これにより、モニ
タ用マイクロホン３を回路基板５に固定する。

次に、使用時について説明する。

例えば、航空機のコックピ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ｂ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ｂ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s2）と逆位相の
負副キャンセル音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、回路基板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からの負副キャ
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、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。

以上説明したように、本実施例では、両スピーカ1,2及
びモニタ用マイクロホン３を回路基板５により支持する
ようにし、かつ、回路基板５に設けたスピーカ用端子5d
及びマイク用端子5eに、直接両スピーカ1,2及びモニタ
用マイクロホン３を接続するようにし、しかも、この接
続により両スピーカ1,2及びモニタ用マイクロホン３を
固定するようにして、これらをリード線で接続しない構
成としたため、以下に列挙する効果が得られる。

回路基板５が、両スピーカ1,2及びモニタ用マイク
ロホン３を支持する部材と騒音キャンセル回路４を設け
た部材とを兼ねるため、小型・軽量化を図ることができ
る。

両スピーカ1,2及びモニタ用マイクロホン３を組み
付けた時点で、両スピーカ1,2及びモニタ用マイクロホ
ン３の固定と、これら1,2,3と騒音キャンセル回路４と
の接続とが同時に成され、作業性が向上する。

両スピーカ1,2及びモニタ用マイクロホン３と騒音
キャンセル回路４とを接続するリード線を設けていない
ため、リード線部分からノイズが入力することがなく、
消音性能が向上する。

モニタ用マイクロホン３にマイク支持部5cと嵌まり
合う接続用脚端子3a,3aを設けているため、この脚端子3
a,3aを嵌合状態とするだけで、モニタ用マイクロホン３
の位置決めが成され、位置決めが容易となる。

両スピーカ1,2は、それぞれ、スピーカ支持部5bに
おいて端子の部分の１カ所で支持されているため、数カ
所で支持するものに比べて、バラツキを少なくして位置
精度を高くすることができ、それにより、モニタ用マイ
クロホン３との位置関係を正常に保ち、消音性能を高く
保つことができる。

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、本考案は、
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方もある。

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。

（考案の効果） 以上説明してきたように、本考案のアクティブ・ノイズ
・キャンセラーにあっては、回路基板を、耳腔を覆うカ
バーに支持し、この回路基板によりカバーの内部を耳腔
側の消音空間と反対側の外来音空間とに分け、前記消音
空間側の消音スピーカと外来音空間側の副スピーカを、
回路基板に形成されたスピーカ支持部の両側にそれぞれ
支持し、回路基板を挟んで互いに対向状態に配置し、前
記モニタ用マイクロホンを、回路基板に形成されたマイ
ク支持部に支持し、両スピーカから等距離位置に配置し
た構成としたため、両スピーカを支持する部材が不要と
なり、小型化・軽量化を図ることができるという効果が
得られ、しかも、リード線を全く用いないかもしくはリ
ード線の長さを極めて短くすることができ、これにより
ノイズを少なくして消音性能の向上を図ることができる
という効果が得られ、かつ、両スピーカの取り付け作業
と接続作業を同時に行なうことが可能となって、作業の
簡素化を図って組付作業性を向上す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図は本考案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図は実施例の要部であ
る回路基板を示す斜視図、第３図は実施例の要部である
モニタ用マイクロホンを示す斜視図、第４図は実施例の
騒音キャンセル回路を示す回路図である。 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 ５……回路基板 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 s1……キャンセル音 s2……副キャンセル音

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項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あう位置に配置
   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
   相に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、 該騒音キャンセル回路が配設された回路基板とを備え、 前記回路基板を、耳腔を覆うカバーに支持し、この回路
   基板によりカバーの内部を耳腔側の消音空間と反対側の
   外来音空間とに分け、 前記消音空間側の消音スピーカと外来音空間側の副スピ
   ーカを、回路基板に形成されたスピーカ支持部の両側に
   それぞれ支持し、回路基板を挟んで互いに対向状態に配
   置し、 前記モニタ用マイクロホンを、回路基板に形成されたマ
   イク支持部に支持し、両スピーカから等距離位置に配置
   したことを特徴とするアクティブ・ノイズ・キャンセラ
   ー。