JPH10177391A - 三次元空間能動騒音制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 天井面のみが開放された三次元空間に適用さ
れる能動騒音制御装置の構成を簡略化し、小型化、低コ
スト化を達成することである。 【解決手段】 パーティション１１は天井面のみが開放
されている。パーティション１１の内部の騒音源１４に
指向して、少なくとも一つのセンサマイク１７と複数の
消去スピーカ１６が設けられている。消去スピーカ１６
を指向して、エラーマイク１７が対応して設けられてい
る。一次元能動騒音制御手段１８は、センサマイク１７
により検出された信号に対して同振幅で逆位相の信号
を、重み係数に応じて変調して、消去スピーカ１６に送
るとともに、各エラーマイク１７による誤差音信号を加
算器１９により加算した信号に応じて該重み係数を変更
制御する。一の面のみが開放された三次元空間において
も、密閉された三次元空間とほぼ同一の共鳴モードが立
つという実験的な発見に基づいて構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、騒音源が発生する
騒音に対して消去音（打消音）を発生することにより能
動的に騒音を低減する三次元空間能動騒音制御装置に関
する。

【０００２】各種のＯＡ機器が設置されたオフィス等に
おいては、パーティションを設置することにより、オフ
ィス空間全体から個々のプライベート空間を画成するこ
とが多く行われている。そして、コストや各人の協調等
の観点から、パーティションはオフィスの天井までは至
らず、着席した状態であるいは起立した状態で、自己が
他者の視野から隔離される程度の高さに設定されている
のが一般的である。

【０００３】このように天井面（上面）のみが開放され
た三次元空間において、パーティションの内部に設置さ
れたＯＡ機器の冷却ファン等が発生する騒音を低減し、
あるいはパーティションの外側からの騒音を低減し、オ
フィス環境の快適性を向上する必要がある。

【０００４】

【従来の技術】三次元空間能動騒音制御装置は、音波面
が水平又は垂直に限定されない騒音を対象とした消音装
置であり、ＯＡ機器の冷却ファン等の騒音源が発生する
騒音を、これと同振幅で逆位相の消去音を発生すること
により低減する装置である。

【０００５】従来の三次元空間能動騒音制御装置は、天
井が開放されたパーティションの開放部側のエッジ部
に、消去スピーカとエラーマイクを、消去すべき音波の
上限周波数の波長をλとして、λ／２の間隔で多数配列
するとともに、マルチプレクス・アルゴリズムを採用し
て構成されている。

【０００６】マルチプレクス・アルゴリズムを採用した
三次元空間能動騒音制御装置を、最も簡単な構成とし
て、消去スピーカ及びこれに対応するエラーマイクが二
組の場合を例にして、図６を参照して説明する。なお、
通常は消去スピーカ及びエラーマイクの数は、もっと多
数である。

【０００７】図６おいて、騒音源３１の近傍には第１セ
ンサマイク（ＳＭ０）３２ａ及び第２センサマイク（Ｓ
Ｍ１）３２ｂが設けられている。騒音源３１に対向する
ように、消去音を発生する第１スピーカ（ＳＰ０）３３
ａ及び第２スピーカ（ＳＰ１）３３ｂが設けられてい
る。第１スピーカ３３ａの発音側には第１エラーマイク
（ＥＭ０）３４ａが設けられており、第２スピーカ３３
ｂの発音側には第２エラーマイク（ＥＭ１）３４ｂが設
けられている。

【０００８】騒音源３１が発生した騒音は、第１センサ
マイク３２ａにより検出・電気信号に変換され、第１適
応フィルタ（ＡＤＦ００）３５ａ、第２適応フィルタ
（ＡＤＦ０１）３５ｂ、第１Ｃフィルタ（Ｃ００）３６
ａ及び第２Ｃフィルタ（Ｃ０１）３６ｂに分配・入力さ
れる。

【０００９】また、騒音源３１が発生した騒音は、第２
センサマイク３２ｂにより検出・電気信号に変換され、
第３適応フィルタ（ＡＤＦ１０）３５ｃ、第４適応フィ
ルタ（ＡＤＦ１１）３５ｄ、第３Ｃフィルタ（Ｃ１０）
３６ｃ及び第４Ｃフィルタ（Ｃ１１）３６ｄに分配・入
力される。

【００１０】第１乃至第４適応フィルタ３５ａ、３５
ｂ、３５ｃ、３５ｄは、入力された信号に対して同振幅
で逆位相の信号を生成し、これを重み係数に応じて変調
して出力する。第１乃至第４適応フィルタ３５ａ、３５
ｂ、３５ｃ、３５ｄの重み係数は、対応する第１乃至第
４重み制御器（ＬＭＳ００）３７ａ、（ＬＭＳ０１）３
７ｂ、（ＬＭＳ１０）３７ｃ、（ＬＭＳ１１）３７ｄに
より変更制御される。

【００１１】第１Ｃフィルタ３６ａは第１スピーカ３３
ａから第１エラーマイク３４ａまでの音響的空間（音響
結合系Ｃ００）を模擬し、第２Ｃフィルタ３６ｂは第１
スピーカ３３ａから第２エラーマイク３４ｂまでの音響
的空間（音響結合系Ｃ０１）を模擬し、第３Ｃフィルタ
３６ｃは第２スピーカ３３ｂから第１エラーマイク３４
ａまでの音響的空間（音響結合系Ｃ１０）を模擬し、第
４Ｃフィルタ３６ｄは第２スピーカ３３ｂから第２エラ
ーマイク３４ｂまでの音響的空間（音響結合系Ｃ１１）
を模擬する。第１乃至第４Ｃフィルタ３６ａ、３６ｂ、
３６ｃ、３６ｄの出力信号は、対応する第１乃至第４重
み制御器３７ａ、３７ｂ、３７ｃ、３７ｄにそれぞれ入
力される。

【００１２】第１エラーマイク３４ａは検出した音（残
留誤差音）を電気信号に変換し、この信号は第１重み制
御器３７ａ及び第３重み制御器３７ｃに分配入力され、
第２エラーマイク３４ｂは検出した音（残留誤差音）を
電気信号に変換し、この信号は第２重み制御器３７ｂ及
び第４重み制御器３７ｄに分配入力される。

【００１３】第１重み制御器３７ａは入力された電気信
号に基づき、、第１適応フィルタ３５ａの重み係数を変
更制御し、第２重み制御器３７ｂは入力された電気信号
に基づき、第２適応フィルタ３５ｂの重み係数を変更制
御する。第３重み制御器３７ｃは入力された電気信号に
基づき、第３適応フィルタ３５ｃの重み係数を変更制御
し、第４重み制御器３７ｄは入力された電気信号に基づ
き、第４適応フィルタ３５ｄの重み係数を変更制御す
る。

【００１４】第１適応フィルタ３５ａ及び第２適応フィ
ルタ３５ｂの出力信号は、第１加算器３８ａにより加算
されて第１スピーカ３３ａに送られ、第１スピーカ３３
ａにより消去音が発生される。第３適応フィルタ３５ｃ
及び第４適応フィルタ３５ｄの出力信号は、第２加算器
３８ｂにより加算されて第２スピーカ３３ｂに送られ、
第２スピーカ３３ｂにより消去音が発生される。

【００１５】騒音源３１が発生した騒音に対して同振幅
で逆位相の消去音をスピーカ３３ａ、３３ｂにより発生
することにより、騒音を低減するようにしており、該消
去音により消去されずに残留した残留誤差音が最小とな
るように、適応フィルタ３５ａ、３５ｂ、３５ｃ、３５
ｄの重み係数を重み制御器３７ａ、３７ｂ、３７ｃ、３
７ｄにより変更制御することにより、騒音の低減効率を
高めている。

【００１６】上記は簡単のため、消去スピーカ及びエラ
ーマイクが二組の場合、即ち二つの系統をマルチに組み
合わせたマルチプレクス・アルゴリズムを採用した場合
の構成について説明しているが、通常はさらに多数の系
統をマルチに組み合わせたマルチプレクス・アルゴリズ
ムを採用するから、その組合せはたいへん膨大なものと
なる。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来技術によ
ると、消去スピーカ及びエラーマイクをλ／２の間隔で
配置しているから、非常に多くの数を設置する必要があ
り、コストが非常に高いという問題があった。

【００１８】また、マルチプレクス・アルゴリズムは複
雑であり、特に消去スピーカ及びエラーマイクの増加に
伴い級数的に複雑化するため、ハードウエアやファーム
ウエアの規模が膨大になり、消去音発生回路の構成が極
めて複雑になるという問題があった。

【００１９】本発明はこのような点に鑑みてなされたも
のであり、その目的とするところは、一の面のみが開放
された三次元空間に適用される能動騒音制御装置の構成
を簡略化し、小型化、低コスト化を達成することであ
る。

【００２０】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。

【００２１】本発明の三次元空間能動騒音制御装置は、
一の面のみが開放された三次元空間を画成する壁手段
と、複数個の発音手段と、該発音手段にそれぞれ対応し
て該発音手段の音波発生側に設けられた複数個の誤差音
検出手段と、該誤差音検出手段により検出された誤差音
を加算した信号を出力する加算手段と、騒音源の近傍に
設けられた少なくとも一つの騒音検出手段と、該騒音検
出手段により検出された信号に対して同振幅で逆位相の
信号を、重み係数に応じて変調して前記発音手段に送る
とともに、前記加算手段からの出力信号に応じて該重み
係数を変更制御する一次元能動騒音制御手段と、から構
成される。

【００２２】前記発音手段は、騒音源が該壁手段の内側
に存在するか外側に存在するかを考慮して、前記壁手段
の内側に配置し、該壁手段の開放側のエッジ部に音波発
生側を該開放側に向けて取り付け、又は該壁手段に通口
を形成して、該通口を外側から閉塞するように音波発生
側を該壁手段の内部に向けて取り付けることができる。

【００２３】また、前記壁手段は、制振ゴム、鉄板及び
吸音材をこの順に積層して構成され、該制振ゴムを外側
に向けて設置され、なるべく透過損失は１に近くなるよ
うに設定されるのが望ましい。

【００２４】本願発明者は一の面のみが開放された三次
元空間においても、例えば図７に示すように、密閉され
た三次元空間とほぼ同一の共鳴モードが立つ（定存波が
あらわれる）ことを実験的に発見した。これは従来のよ
うな複雑なマルチプレクス・アルゴリズムを用いなくて
も、騒音を消去できることを意味している。

【００２５】本発明はかかる発見に基づき構成されたも
のであり、マルチプレクス・アルゴリズムを使用せず
に、複数の誤差音検出手段により検出された誤差音を加
算手段で単に加算して、この出力により一次元能動騒音
制御手段の重み係数を制御するようにしている。

【００２６】従って、従来技術では、発音手段（消去ス
ピーカ）及び誤差音検出手段（エラーマイク）を騒音の
上限波長の１／２の間隔で配置する必要があるから、適
用する三次元空間の大きさにもよるが、発音手段及び誤
差音検出手段を非常に多く設置する必要があったが、本
発明ではかかる制約はなく、数個（例えば、８個）の発
音手段及び誤差音検出手段で足りる。また、マルチプレ
クス・アルゴリズムを使用せず、単一の一次元能動騒音
制御手段を用いているので、消去音発生回路のハードウ
エア的、ソフトウエア的な構成を簡略にすることがで
き、小型化、低コスト化を図れる。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して詳細に説明する。図１は本発明の実施の形態
に係る三次元空間能動騒音制御装置の全体構成を示す図
である。

【００２８】この三次元空間能動騒音制御装置は、音波
面が水平又は垂直に限定されない騒音を対象とした消音
装置であり、ＯＡ機器の冷却ファン等の騒音源が発生す
る騒音を、これと同振幅で逆位相の消去音を発生するこ
とにより低減する装置である。

【００２９】図１において、１１は天井面のみが開放さ
れた三次元空間を床面とともに構成するパーティション
（壁手段）である。パーティション１１は人間の出入用
のドア１２を有している。

【００３０】この実施の形態におけるパーティション１
１は、図２に示されているように、振動を抑制するため
の制振ゴム１１ａ、透過損失を低減させるための鉄板１
１ｂ及び音波の反射を防止する吸音材１１ｃを、この順
に積層して構成されている。このような構成の採用によ
り、パーティション１１の透過損失をなるべく１に近づ
くようにし、共鳴モードが立つように設定している。

【００３１】パーティション１１は制振ゴム１１ａ側が
外側に、吸音材１１ｃ側が内側となるように設置されて
いる。パーティション１１は、オフィス空間全体から一
部をよりプライベートな空間として使用するために、オ
フィスの床面１３上に設置され、パーティション１１及
び床面１３により、天井面のみが開放された三次元空間
が画成される。

【００３２】パーティション１１の高さは、通常は、オ
フィスの天井までは至らず、着席した状態であるいは起
立した状態で、自己が他者の視野から隔離される程度の
高さに設定されている。

【００３３】騒音源１４の近傍には、少なくとも一つの
センサマイク（騒音検出手段）１５、複数の消去スピー
カ（発音手段）１６及び消去スピーカ１６にそれぞれ１
対１に対応して複数のエラーマイク（誤差音検出手段）
１７が設けられている。

【００３４】センサマイク１５は騒音源１４に指向され
ており、消去スピーカ１６の音波（消去音）発生側は騒
音源１４に指向されており、エラーマイク１７は消去ス
ピーカ１６の音波発生側に指向されている。

【００３５】騒音源１４が発生した騒音は、センサマイ
ク１５により検出されて電気信号に変換され、単一の一
次元ＡＮＣＳ（Ａｃｔｉｖｅ Ｎｏｉｓｅ Ｃｏｎｔｒ
ｏｌＳｙｓｔｅｍ）１８に入力される。また、エラーマ
イク１７により検出された誤差音は加算器１９により加
算されて一次元ＡＮＣＳ１８に入力される。一次元ＡＮ
ＣＳ１８の出力は分配器２０により分配されて消去スピ
ーカ１６に送られる。

【００３６】図３は一次元ＡＮＣＳ１８の構成を含む要
部構成を示す図である。一次元ＡＮＣＳ１８は、同図に
示されているように、適応フィルタ（ＡＤＦ）２１、Ｃ
フィルタ２２及び重み制御器（ＬＭＳ）２３を備えて構
成されている。センサマイク１５により検出された騒音
は電気信号に変換されて、センサマイク１５が複数ある
場合には加算器２４により加算された後に、分配器２５
により二つに分配されて、それぞれ適応フィルタ２１及
びＣフィルタ２２に入力される。

【００３７】適応フィルタ２１は、入力された信号に対
して同振幅で逆位相の信号を生成し、これを重み係数に
応じて変調して出力する。適応フィルタ２１の重み係数
は、重み制御器２３により変更制御される。Ｃフィルタ
２２は消去スピーカ１６から対応するエラーマイク１７
までの音響的空間（音響結合系）を模擬する。Ｃフィル
タ２２の出力信号は、重み制御器２３に入力される。

【００３８】エラーマイク１７は検出した音（残留誤差
音）を電気信号に変換し、この信号は加算器１９により
加算されて、加算された信号は重み制御器２３に入力さ
れる。重み制御器２３は入力された電気信号に基づき、
適応フィルタ２１の重み係数を変更制御する。

【００３９】適応フィルタ２１からの出力信号は、分配
器２０により消去スピーカ１６の数に応じて分配され、
それぞれ消去スピーカ１６に送られ、消去スピーカ１６
により消去音が発生される。

【００４０】騒音源１４が発生した騒音に対して同振幅
で逆位相の消去音を消去スピーカ１６により発生するこ
とにより、騒音を低減するようにしており、該消去音に
より消去されずに残留した残留誤差音が最小となるよう
に、適応フィルタ２１の重み係数を重み制御器２３によ
り変更制御することにより、騒音の低減効率を高めてい
る。

【００４１】消去スピーカ１６及びエラーマイク１７の
数は、パーティション１１により画成される三次元空間
の大きさにもよるが、例えば８組に設定することができ
る。消去スピーカ１６の位置は、騒音源の直近に設置す
る必要は必ずしもないが、騒音源１４が図１に示されて
いるようにパーティション１１の内部にある場合には、
音波発生側を騒音源に指向させることが望ましい。この
場合に、消去スピーカ１６の存在が業務上の障害となら
ないように、例えば、図４に示されているように、パー
ティション１１に通口１１ｄを形成して、この通口１１
ｄを外側から閉塞するように音波発生側がパーティショ
ン１１の内部を指向した状態で、消去スピーカ１６をパ
ーティション１１に取り付ける構成を採用することがで
きる。

【００４２】また、騒音源１４がパーティションの外部
（あるいは内部）にある場合には、図５に示されている
ように、消去スピーカ１６及びエラーマイク１７を、パ
ーティション１１の開放部側（天井面側）のエッジ部
（又はその近傍）１１ｅに取り付けることにより設置す
る構成を採用することができる。

【００４３】図４又は図５に示したような構成を採用す
ることにより、消去スピーカ及びエラーマイクがパーテ
ィションの内部で業務を行う人の物理的な障害になるこ
とを少なくすることができる。

【００４４】

【発明の効果】本発明は以上説明したように構成したの
で、発音手段及び誤差音検出手段の数を少なくすること
ができる。また、消去音の発生回路の構成を簡略化する
ことができる。従って、小型化、低コスト化を達成でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態の全体構成を示す図であ
る。

【図２】本発明の一実施の形態のパーティションの詳細
を示す断面図である。

【図３】本発明の一実施の形態の要部構成を示す図であ
る。

【図４】本発明の他の実施の形態の要部を示す断面図で
ある。

【図５】本発明のさらに他の実施の形態の要部を示す断
面図である。

【図６】従来技術の構成を示す図である。

【図７】一の面のみが開放された三次元空間における共
鳴モードの発生を示す図である。

【符号の説明】

１１ パーティション（壁手段） １４ 騒音源 １５ センサマイク（騒音検出手段） １６ 消去スピーカ（発音手段） １７ エラーマイク（誤差音検出手段） １８ 一次元ＡＮＣＳ（一次元能動騒音制御手段） １９ 加算器（加算手段）

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一の面のみが開放された三次元空間を画
   成する壁手段と、 複数個の発音手段と、 該発音手段にそれぞれ対応して該発音手段の音波発生側
   に設けられた複数個の誤差音検出手段と、 該誤差音検出手段により検出された誤差音を加算した信
   号を出力する加算手段と、 騒音源の近傍に設けられた少なくとも一つの騒音検出手
   段と、 該騒音検出手段により検出された信号に対して同振幅で
   逆位相の信号を、重み係数に応じて変調して前記発音手
   段に送るとともに、前記加算手段からの出力信号に応じ
   て該重み係数を変更制御する一次元能動騒音制御手段
   と、から構成されることを特徴とする三次元空間能動騒
   音制御装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の三次元空間能動騒音制
   御装置において、 前記発音手段は前記壁手段の内側に設けられていること
   を特徴とする三次元空間能動騒音制御装置。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の三次元空間能動騒音制
   御装置において、 前記発音手段は前記壁手段の開放側のエッジ部に音波発
   生側を該開放側に向けて取り付けられていることを特徴
   とする三次元空間能動騒音制御装置。
4. 【請求項４】 請求項１に記載の三次元空間能動騒音制
   御装置において、 前記発音手段は前記壁手段に通口を形成して、該通口を
   外側から閉塞するように音波発生側を該壁手段の内部に
   向けて取り付けられていることを特徴とする三次元空間
   能動騒音制御装置。
5. 【請求項５】 請求項１に記載の三次元空間能動騒音制
   御装置において、 前記壁手段は、制振ゴム、鉄板及び吸音材をこの順に積
   層して構成され、該制振ゴムを外側に位置させて設置さ
   れていることを特徴とする三次元空間能動騒音制御装
   置。