WO2022091255A1 - 音響システム - Google Patents

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WO2022091255A1
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WO
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sound
speaker unit
speaker
acoustic
user
Prior art date
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PCT/JP2020/040453
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French (fr)
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勝宏 福井
和則 小林
記良 鎌土
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日本電信電話株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a technique for reducing noise in vehicles such as aircraft and automobiles.
  • Non-Patent Document 1 Conventionally, users have used earphones or headphones having a noise canceling function when they are concerned about noise when watching movies / music on an aircraft (see Non-Patent Document 1).
  • wearing earphones and headphones can be a hassle for users.
  • some users do not like to wear it because their hairstyle is disturbed.
  • wearing earphones or headphones for a long time may make the user feel tired.
  • an object of the present invention is to provide a technique for reducing the noise heard when seated in a vehicle seat without using earphones or headphones.
  • M is an integer of 1 or more
  • a control signal for eliminating noise from a noise signal (hereinafter referred to as a noise signal) near the head of a user who uses a seat.
  • a muffling speaker system that includes M speaker units (hereinafter referred to as muffling speaker units) that emit sound based on the control signal, which is installed near the head of the user who uses the seat.
  • Radiation that contains at least a sound absorbing material that easily absorbs only sound with a frequency higher than a predetermined value, and is configured to make it difficult for sound with a frequency higher than a predetermined value emitted from the muffling speaker unit to be radiated to other than the user's ear. It has a suppressor and a suppressor.
  • the M muffling speaker units are defined as the first muffling speaker unit, ...,
  • the sound emitted from the m mute speaker unit toward the m mute user is emitted from the m mute speaker unit in the direction opposite to the m mute user direction. It is arranged so that the sound is muted at a place other than the place near the head of the user who uses the seat due to the wraparound of the sound.
  • FIG. 1 is a diagram showing an example of the configuration of an active noise control system.
  • the active noise control system is a controller and control that generates a control signal for eliminating noise from a microphone that collects noise (hereinafter referred to as a reference microphone) and a signal output from the reference microphone (hereinafter referred to as a noise signal). Includes a muffling speaker for emitting signal-based sound.
  • the active noise control system further includes a microphone (hereinafter referred to as an error microphone) that collects the sound that cannot be completely erased, and feeds back a signal output from the error microphone (hereinafter referred to as an error signal) to the controller.
  • the controller may also use an error signal to generate a control signal.
  • the noise signal includes the sound signal from the muffling speaker, and there is a problem that the noise reduction performance is deteriorated.
  • a speaker unit is used instead of a speaker in order to emit a sound based on a control signal (see FIG. 2).
  • a speaker is composed of a speaker unit and a speaker box.
  • the speaker unit is a component including a diaphragm that converts an acoustic signal, which is an electric signal, into vibration of air (that is, generates a sound wave).
  • the speaker box is a component that houses the speaker unit.
  • the diaphragm of the speaker unit vibrates, and sound waves are radiated in both directions where the diaphragm vibrates.
  • the sound wave radiated to the outside of the speaker box (that is, toward the front of the speaker unit)
  • the sound wave radiated to the inside of the speaker box (that is, toward the back of the speaker unit)
  • a negative sound wave is a sound wave whose phase is opposite to that of a positive sound wave.
  • negative sound waves are also radiated because there is no speaker box.
  • the positive sound wave and the negative sound wave are in opposite phase to each other, the positive sound wave and the negative sound wave cancel each other out, but in the vicinity of the speaker unit, the negative sound wave does not wrap around in time. Positive sound waves remain. If the remaining positive sound waves and the noise are in an opposite phase relationship, the positive sound waves cancel each other out with the noise, so that a noise reduction effect can be obtained in the vicinity of the speaker unit.
  • the speaker unit is installed near the user's ear without using the speaker box, it is possible to reduce noise in the cabin. Further, since the range in which positive sound waves remain is limited to a relatively narrow range such as the vicinity of the speaker unit, wraparound to the reference microphone can be suppressed, and deterioration of noise reduction performance can also be suppressed.
  • the form in which only the speaker unit is installed does not use a speaker box, so there is an advantage that the installation space can be minimized. Further, in addition to the merit, the form in which only the speaker unit is installed has the merit that low-frequency sound is produced as compared with the form in which the speaker unit is installed in combination. The reason will be described below. Generally, when the speaker unit is housed in the speaker box, negative sound waves do not go out of the speaker box, but when the speaker unit is housed in the speaker box, it is confined in the speaker box and has no place to go. The air vibration of the sound wave suppresses the cone of the speaker unit and interferes with the next vibration of the cone. As a result, even if the speaker unit is housed in the speaker box, there is no low-frequency sound.
  • a system that reproduces an acoustic signal is called an acoustic system.
  • the acoustic system includes a speaker system for emitting an acoustic signal as a sound (hereinafter, this sound is referred to as a sound based on the acoustic signal).
  • the speaker system is a device that converts an acoustic signal, which is an analog signal, into sound.
  • the acoustic signal to be reproduced by the acoustic system is, for example, an acoustic signal obtained from data recorded on a CD, DVD, or record, data received by the Internet, or a signal received by radio broadcasting or television broadcasting. Is.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of an acoustic system installed in an aircraft seat. The acoustic system of FIG. 3 is arranged so that the speaker system is close to the head of the seated user.
  • such a sound system can be installed on vehicles other than aircraft such as automobiles and trains, chairs used in residential and commercial facilities, and can be installed in a wearable form such as on the shoulder. can.
  • a driver unit pair in which two driver units are arranged, which corresponds to the speaker unit pair, may be installed in each of the left and right units of the headphones and earphones.
  • FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of the acoustic system 500.
  • the acoustic system 500 includes a control system 510 and a muffling speaker system 520.
  • the control system 510 includes K reference microphones 511 (where K is an integer greater than or equal to 1), L error microphones 512 (where L is an integer greater than or equal to 0), and a control signal generator 514.
  • K is an integer greater than or equal to 1
  • L error microphones 512 where L is an integer greater than or equal to 0
  • the reference microphone and the error microphone are, as described in ⁇ Technical Background>, a microphone that collects noise and a microphone that collects sound that cannot be completely eliminated.
  • the error microphone is used for updating the filter, and is practically used in many cases.
  • the direction in which the muffling speaker unit 5221 faces the user is defined as the muffling user direction, and in the muffling speaker unit 5221, the sound emitted from the muffling speaker unit 5221 toward the muffling user is in the direction opposite to the muffling user direction. It is arranged so that the sound is muted at a place other than the place near the head of the user who uses the seat due to the wraparound of the sound emitted to the speaker.
  • the muffling user direction is the front direction of the muffling speaker unit 5221.
  • the direction opposite to the muffling user direction is the back direction of the muffling speaker unit 5221.
  • the control system 510 generates and outputs a control signal for eliminating the noise from a signal obtained from the noise at a place near the head of the user who uses the seat of the aircraft (hereinafter referred to as a noise signal). More specifically, the reference microphone 511 collects noise at a location near the head of a user who uses an aircraft seat, and outputs a noise signal obtained by converting the noise into an electric signal. The error microphone 512 picks up the unerasable sound at a location very close to the user's head, and outputs an error signal obtained by converting the unerasable sound into an electric signal.
  • the control signal generation device 514 receives a noise signal and an error signal as inputs, generates a control signal from the noise signal using the error signal, and outputs the control signal.
  • the control signal may be a signal having substantially the same amplitude as the noise signal and having an opposite phase.
  • the mute speaker system 520 takes the control signal output by the control system 510 as an input and emits a sound based on the control signal. More specifically, the muffling speaker unit 5221 takes a control signal as an input and emits a sound based on the control signal.
  • an acoustic system including two or more muffling speaker units will be described so that the muffling speaker units can be installed at positions close to each of the user's ears.
  • FIG. 6 is a block diagram showing the configuration of the acoustic system 501.
  • the acoustic system 501 includes a control system 510 and a muffling speaker system 520, similarly to the acoustic system 500.
  • the sound system 501 differs from the sound system 500 in that the sound deadening speaker system 520 includes M sound deadening speaker units 5221 (where M is an integer of 2 or more). The same control signal is input to the M muffling speaker units 5221.
  • the M muffling speaker units are referred to as the first muffling speaker unit, ..., and the M muffling speaker unit.
  • the sound emitted from the unit in the direction of the m mute user is emitted from the m mute speaker unit in the direction opposite to the direction of the m mute user. Place it so that it is muted at the location.
  • the m-th mute user direction is the front direction of the m-th mute speaker unit 5221.
  • the direction opposite to the m mute user direction is the back direction of the m mute speaker unit 5221.
  • the range in which noise is reduced is widened by increasing the number of muffling speaker units.
  • an acoustic system having a structure in which the range in which noise is reduced by one muffling speaker unit is widened will be described.
  • FIG. 7 is a block diagram showing the configuration of the acoustic system 502.
  • the acoustic system 502 includes a control system 510 and a muffling speaker system 520, similar to the acoustic system 501.
  • the sound path emitted from the m mute speaker unit 5221 in the direction opposite to the m mute user direction wraps around in the m mute user direction so that the path of the sound becomes long.
  • 5222 is attached (see FIG. 8).
  • the member 5222 may be, for example, a member such as a partition plate that prevents sound from wrapping around from the back surface of the speaker unit. This member 5222 is attached in order to prevent interference of sound waves and widen the range in which noise is reduced.
  • the m-muffling speaker unit 5221 to which the member 5222 is attached has a wider range of noise reduction than the m-muffling speaker unit 5221 of the second embodiment.
  • an acoustic system for reducing noise around a user who uses an aircraft seat has been described.
  • These noise reduction acoustic systems can be combined with an acoustic system (reproduction acoustic system) that reproduces sound based on an acoustic signal obtained from a reproduction object only to a user in the vicinity of the speaker system.
  • the reproduction target is, for example, sound recorded by a predetermined process, such as data recorded on a CD, DVD, or record, data received by the Internet, or a signal received by radio broadcasting or television broadcasting. It is the data or signal from which a signal can be obtained.
  • FIG. 9 shows an example of an acoustic system that combines a noise reduction acoustic system and a reproduction acoustic system.
  • FIG. 9 is a diagram showing an example of an acoustic system installed in an aircraft seat.
  • the speaker system of the reproduction sound system of FIG. 9 is installed in the seat so as to sandwich the head of the seated user, and the speaker unit pair is arranged so as to be close to the left and right ears.
  • the muffling speaker system of the noise reduction sound system is installed in the seat so as to be behind the head of the seated user.
  • the acoustic system can be installed on vehicles other than aircraft such as automobiles and trains, reclining chairs, and the like, and can also be installed in a wearable form such as on the shoulder.
  • a driver unit pair in which two driver units are arranged side by side, which corresponds to the speaker unit pair, is installed in each unit on the left and right of the headphones and earphones. May be good. Headphones are generally classified into two types, open type (open air type) and closed type (closed type), but if the above technology is applied to the open type, which is particularly concerned about sound leakage, sound leakage will be reduced. There is expected.
  • FIG. 10 is a block diagram showing the configuration of the acoustic system 1000.
  • the acoustic system 1000 includes a noise reduction acoustic system and a reproduction acoustic system.
  • the noise reduction acoustic system may be an acoustic system 500, an acoustic system 501, an acoustic system 502, and an acoustic system 530 described later.
  • the reproduction acoustic system may be an acoustic system 100, an acoustic system 102, an acoustic system 104, an acoustic system 106, an acoustic system 108, an acoustic system 200, and an acoustic system 300, which will be described later.
  • FIG. 11 is a block diagram showing the configuration of the acoustic system 100.
  • the acoustic system 100 includes a reproduction device 110 and a speaker system 120.
  • the reproduction device 110 includes N reproduction units 112 (where N is an integer of 1 or more) (that is, the first reproduction unit 112, ..., The Nth reproduction unit 112).
  • the speaker system 120 includes N speaker unit pairs 122 (that is, first speaker unit pair 122, ..., Nth speaker unit pair 122).
  • the speaker unit pair 122 includes two speaker units (that is, a positive speaker unit 1221 and a negative speaker unit 1221).
  • An acoustic signal having a phase opposite to that of the acoustic signal input to the positive speaker unit 1221 is input to the negative speaker unit 1221.
  • the speaker system 120 is installed near the head of the user who uses the seat.
  • the 1221 and the negative speaker unit 1221 are the sound emitted from the positive speaker unit 1221 in the direction opposite to the nth user direction and the sound emitted from the negative speaker unit 1221 in the direction opposite to the nth user direction. Is arranged so as to be transmitted in the direction of the nth user by wraparound.
  • the nth user direction is the front direction of the positive speaker unit 1221 and the negative speaker unit 1221 of the nth speaker unit pair 122.
  • the direction opposite to the nth user direction is the back direction of the positive speaker unit 1221 and the negative speaker unit 1221 of the nth speaker unit pair 122.
  • the positive speaker unit 1221 and the negative speaker unit 1221 of the nth speaker unit pair 122 are the sound emitted from the positive speaker unit 1221 and the negative speaker unit 1221.
  • the sounds emitted from the speakers are arranged so that they are erased from each other so that they cannot be heard by users who use other seats.
  • a second n acoustic signal which is a signal, is generated, and a second n-1 acoustic signal and a second n acoustic signal are output.
  • the second n-1 acoustic signal and the second n acoustic signal are input to the positive speaker unit 1221 and the negative speaker unit 1221 of the nth speaker unit pair 122, respectively.
  • the sounds are out of phase with each other.
  • the resulting sounds are out of phase with each other.
  • Sound system 102 >> The sound system 100 has a narrow range in which the emitted sound can be heard, that is, a so-called sweet spot.
  • a so-called sweet spot a so-called sweet spot.
  • an acoustic system having a structure for widening the sweet spot will be described.
  • FIG. 12 is a block diagram showing the configuration of the acoustic system 102.
  • the acoustic system 102 includes a reproduction device 110 and a speaker system 120, similarly to the acoustic system 100.
  • the acoustic system 102 differs from the acoustic system 100 in that the member 1222 is attached to the speaker unit pair 122.
  • n 1, ..., N
  • the sound emitted from the positive speaker unit 1221 and the negative speaker unit 1221 of the nth speaker unit pair 122 in the direction opposite to the nth user direction wraps around in the user direction.
  • a member 1222 is attached to lengthen the path of (see FIG. 13).
  • the member 1222 may be, for example, a member such as a partition plate that prevents sound from wrapping around from the back surface of the speaker unit. This member 1222 does not prevent the sound from wrapping around, but makes the phase difference between the sound wrapping around from the back and the sound from the front large, that is, to lengthen the path of the sound wrapping around. It is attached to.
  • the nth speaker unit pair 122 to which the member 1222 is attached has a wider sweet spot than the nth speaker unit pair 122 of the first embodiment.
  • FIG. 14 is a block diagram showing the configuration of the acoustic system 104.
  • the acoustic system 104 includes a reproduction device 110 and a speaker system 120, like the acoustic system 100.
  • the acoustic system 104 differs from the acoustic system 100 in that a tweeter 1223 is attached to each of the positive speaker unit 1221 and the negative speaker unit 1221 of the speaker unit pair 122.
  • the tweeter is a speaker unit for reproducing a high-frequency signal. It is assumed that the tweeter 1223 is attached to the positive speaker unit 1221 and the negative speaker unit 1221 in such a form that the sound from the back does not leak as if it is housed in the speaker box.
  • Sound is emitted from the tweeter 1223 attached to the speaker unit 1221 and the positive speaker unit 1221, and the sound based on the second n acoustic signal is emitted from the tweeter 1223 attached to the negative speaker unit 1221 and the negative speaker unit 1221.
  • FIG. 15 is a block diagram showing the configuration of the acoustic system 200.
  • the acoustic system 200 includes a reproduction device 110, a band division device 210, and a speaker system 120.
  • the band dividing device 210 includes N band dividing units 212 (that is, the first band dividing unit 212, ..., The Nth band dividing unit 212).
  • the acoustic system 200 differs from the acoustic system 104 in that it includes a band divider 210.
  • the band dividing device 210 inputs the first acoustic signal, the second acoustic signal, ..., The second N acoustic signal output by the reproduction device 110, and is a high frequency signal of the first acoustic signal, which is a low frequency signal and a low frequency signal.
  • the first low-frequency signal which is a regional signal
  • the second high-frequency signal which is a high-frequency signal of the second acoustic signal
  • the second low-frequency signal which is a low-frequency signal
  • ... the high-frequency signal of the second N acoustic signal. It outputs the 2N high frequency signal which is a signal and the 2N low frequency signal which is a low frequency signal.
  • the nth band dividing unit 212 receives the 2n-1 acoustic signal and the 2n acoustic signal as inputs, and is a high frequency signal of the 2n-1 acoustic signal.
  • a 2n-1 high frequency signal and a 2n-1 low frequency signal which is a low frequency signal are generated, and a 2n high frequency signal and a low frequency signal which are high frequency signals of the 2n acoustic signal are generated. It generates a 2n low frequency signal and outputs a 2n-1 high frequency signal, a 2n-1 low frequency signal, a 2n high frequency signal, and a 2n low frequency signal.
  • the speaker system 120 outputs a first high frequency signal, a first low frequency signal, a second high frequency signal, a second low frequency signal, ..., A second N high frequency signal, and a second N low frequency signal output by the band dividing device 210.
  • a sound based on the first high frequency signal, a sound based on the first low frequency signal, a sound based on the second high frequency signal, a sound based on the second low frequency signal, ..., a sound based on the second N high frequency signal Emits a sound based on the 2N low frequency signal.
  • the sound based on the 2n-1 low frequency signal and the sound based on the 2n-1 high frequency signal are emitted from the positive speaker unit 1221 and the tweeter 1223 attached to the positive speaker unit 1221, respectively, and the second n
  • the sound based on the low frequency signal and the sound based on the 2n high frequency signal are emitted from the negative speaker unit 1221 and the tweeter 1223 attached to the negative speaker unit 1221, respectively.
  • Sound system 300 a speaker unit to which the tweeter 1223 is attached is used for the positive speaker unit 1221 and the negative speaker unit 1221.
  • a speaker unit pair including two speaker units and one tweeter instead of using a speaker unit pair including two speaker units to which a tweeter is attached will be described.
  • FIG. 16 is a block diagram showing the configuration of the acoustic system 300.
  • the acoustic system 300 includes a reproduction device 110, a band division device 310, and a speaker system 320.
  • the band dividing device 310 includes N band dividing units 312 (that is, a first band dividing unit 312, ..., an Nth band dividing unit 312).
  • the speaker system 320 includes N speaker unit pairs 322 (that is, first speaker unit pair 322, ..., Nth speaker unit pair 322).
  • the speaker unit pair 322 includes two speaker units (that is, a positive speaker unit 1221 and a negative speaker unit 1221) and a tweeter 3221.
  • the acoustic system 300 differs from the acoustic system 200 in that it includes the band divider 310 and the speaker system 320 instead of the band divider 210 and the speaker system 120.
  • the tweeter 3221 is preferably stored in a speaker box so that sound from the back does not leak. Further, the speaker system 320 is installed at a position close to the head of the user who uses the seat.
  • the 1221 and the negative speaker unit 1221 are the sound emitted from the positive speaker unit 1221 in the direction opposite to the nth user direction and the sound emitted from the negative speaker unit 1221 in the direction opposite to the nth user direction. Is arranged so as to be transmitted in the direction of the nth user by wraparound.
  • the n-th user direction is the front direction of the positive speaker unit 1221, the negative speaker unit 1221, and the tweeter 3221 of the n-th speaker unit pair 322.
  • the direction opposite to the nth user direction is the rearward direction of the positive speaker unit 1221, the negative speaker unit 1221, and the tweeter 3221 of the nth speaker unit pair 322.
  • the positive speaker unit 1221 and the negative speaker unit 1221 of the nth speaker unit pair 322 are the sound emitted from the positive speaker unit 1221 and the negative speaker unit 1221.
  • the sounds emitted from the speakers are arranged so that they are erased from each other so that they cannot be heard by users who use other seats.
  • the band dividing device 310 inputs the first acoustic signal, the second acoustic signal, ..., The second N acoustic signal output by the reproduction device 110, and is a high frequency signal of the first acoustic signal, which is a low frequency signal and a low frequency signal.
  • the first low-frequency signal which is a signal in the region
  • the second low-frequency signal which is the low-frequency signal of the second acoustic signal
  • the second N-1 high-frequency signal which is the high-frequency signal of the second N-1 acoustic signal.
  • the speaker system 320 includes a first high frequency signal, a first low frequency signal, a second low frequency signal, ..., A second N-1 high frequency signal, a second N-1 low frequency signal, and a second N, which are output by the band dividing device 310.
  • the low frequency signal as the input, the sound based on the 1st high frequency signal, the sound based on the 1st low frequency signal, the sound based on the 2nd low frequency signal, ..., the sound based on the 2nd N-1 high frequency signal, the 2nd N- 1 Emits a sound based on a low-frequency signal and a sound based on a 2N low-frequency signal.
  • the nth speaker unit pair 322 receives a second n-1 high frequency signal, a second n-1 low frequency signal, and a second n low frequency signal as inputs, and is a second n. -1
  • the sound based on the high frequency signal is emitted from the tweeter 3221
  • the sound based on the 2n-1 low frequency signal is emitted from the positive speaker unit 1221
  • the sound based on the 2n low frequency signal is emitted from the negative speaker unit. Sound is emitted from 1221.
  • the sound system 104 is a system in which high-frequency sound is less likely to leak by using the speaker unit 1221 attached to the tweeter 1223.
  • an acoustic system in which high-frequency sound is less likely to leak using a member having sound absorption characteristics will be described.
  • FIG. 17 is a block diagram showing the configuration of the acoustic system 106.
  • the acoustic system 106 includes a reproduction device 110 and a speaker system 120, similar to the acoustic system 104.
  • the acoustic system 106 is different from the acoustic system 104 in that the speaker unit 1221 to which the tweeter 1223 is not attached is used instead of the speaker unit 1221 to which the tweeter 1223 is attached, and the member 1224 is attached to the speaker unit pair 122. different.
  • n 1, ..., N
  • a member 1224 for absorbing the sound emitted from the positive speaker unit 1221 and the negative speaker unit 1221 of the nth speaker unit pair 122 in the direction opposite to the nth user direction is attached to the nth speaker unit pair 122. (See FIG. 18).
  • the member 1224 may be any member as long as it can prevent high-frequency sounds from being radiated from the back surface. Instead of installing the member 1224 only on the back surface of the speaker unit pair 122, the member 1224 may be installed so as to surround other than the front surface of the speaker unit pair 122.
  • the acoustic system 106 is a system in which high-frequency sound is less likely to leak by using the speaker unit 1221 to which the member 1224 is attached.
  • the acoustic system 106 instead of using a speaker unit pair to which a sound absorbing material is attached, by storing each of the speaker units of the speaker unit pair in a speaker box having a hole, an acoustic system in which high-frequency sound is less likely to leak will be described. ..
  • FIG. 19 is a block diagram showing the configuration of the acoustic system 108.
  • the acoustic system 108 includes a reproduction device 110 and a speaker system 120, similar to the acoustic system 106.
  • the acoustic system 108 differs from the acoustic system 106 in that it includes a speaker unit pair 122 including a speaker unit 1221 housed in a speaker box 1225 instead of the speaker unit pair 122 to which the member 1224 is attached.
  • n 1, ..., N
  • the positive speaker unit 1221 and the negative speaker unit 1221 of the nth speaker unit pair 122 are housed in the speaker box 1225, respectively.
  • the speaker box 1225 has a large number of holes.
  • the embodiment of the present invention it is possible to reduce the noise heard when seated in an aircraft seat. At the same time, it is possible to reproduce sound that can be heard only in a very limited and narrow range near the speaker system.
  • the noise reduction acoustic system is an acoustic system for reducing the noise around the user who uses the seat, and the noise cancellation by the canceling sound that cancels the noise coming to the seat is near the user who uses the seat. It is an acoustic system that emits a canceling sound so as to affect only a predetermined range of.
  • the acoustic system uses physical ingenuity to make the high-frequency cancel sound arrive only in the area from the muffling speaker unit to the ear (toward the user), and to other than the muffling speaker unit to the ear. As for the direction of, the high-frequency canceling sound is absorbed by the sound absorbing material.
  • FIG. 20 is a block diagram showing the configuration of the acoustic system 530.
  • the acoustic system 530 like the acoustic system 501, includes a control system 510 and M muffling speaker systems 520.
  • the acoustic system 530 is different from the acoustic system 501 in that the radiation suppression unit is attached to the M sound deadening speaker units.
  • the radiation suppression unit includes at least a sound absorbing material 5250, and in the present embodiment, includes members 5230 and 5240 (see FIGS. 20 and 21).
  • the sound absorbing material 5250 is made of a material, a shape, and a structure that easily absorbs only sound having a frequency equal to or higher than a predetermined value.
  • the radiation suppressing unit is configured so that the sound (cancelled sound) having a frequency equal to or higher than a predetermined value emitted from the muffling speaker unit is less likely to be radiated to other than the user's ear.
  • the sound emitted from the muffling speaker unit 5221 in the muffling user direction is emitted from the muffling speaker unit 5221 in the direction opposite to the muffling user direction.
  • the sound absorbing material 5250 absorbs the sound having a frequency that does not cause wraparound (high frequency sound). Therefore, the sound absorbing material 5250 only needs to be able to absorb high-frequency sounds that are easy to go straight, and the predetermined value may be set so that the sound having a frequency higher than the predetermined value does not wrap around.
  • the member 5230 and the member 5240 sandwich M muffling speaker units 5221 from the front and the back, respectively. Further, the member 5230 and the member 5240 sandwich the sound absorbing material 5250 on the edge of the surface on which the M sound deadening speaker units 5221 are sandwiched. In other words, on the side surface of the space sandwiched between the member 5230 and the member 5240, the member 5230 and the member 5240 sandwich the sound absorbing material 5250.
  • the member 5230 and the member 5240 may be members such as the partition plate of the third embodiment.
  • the member 5230 that sandwiches the M muffling speaker units 5221 from the front is provided with holes so that sound can escape, and the member 5240 that sandwiches the M muffling speaker units 5221 from the back is provided with holes so that sound does not come out.
  • the sound absorbing material 5250 is a member that has a higher sound absorbing effect at higher frequencies and does not absorb sound at lower frequencies.
  • the high-frequency cancel sound with high straightness is radiated only to the ear through the hole of the member 5230. Since the sound absorbing material 5250 and the member 5240 prevent the diffusion of the high frequency canceling sound, the high frequency canceling sound is not radiated to the side surface and the back surface of the M sound deadening speaker units 5221. On the other hand, since the cancel sound in the low frequency range has high diffusivity, it wraps around to the back surface even if there is no hole in the member 5230. The low-frequency canceling sound passes through the sound absorbing material 5250 with or without a hole in the member 5230, wraps around to the back surface, and cancels each other out at a place other than the vicinity.
  • control system 510 The operation of the control system 510 and the muffling speaker system 520 is the same as that of the second embodiment.
  • the M muffling speaker units 5221 are covered with one radiation suppressing unit, but it is not always necessary to cover them with one radiation suppressing unit.
  • the M muffling speaker units 5221 may be covered with M radiation suppression portions, respectively, or two of the M muffling speaker units 5221 may be used as a muffling speaker unit pair, and each muffling speaker unit pair may be used. May be configured to cover each with M / 2 radiation suppression portions.
  • FIG. 22 shows the road noise at the left ear position
  • FIG. 23 shows the road noise at the right ear position.

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Abstract

音響システムは、座席を利用するユーザの頭部に近い箇所における騒音の信号ら騒音を消去するための制御信号を生成する制御システムと、座席を利用するユーザの頭部に近い箇所に設置される、制御信号に基づく音を放音するスピーカユニットをM個含む消音スピーカシステムと、所定の値以上の周波数の音のみ吸音しやすい吸音材を少なくとも含み、消音スピーカユニットから放音される所定の値以上の周波数の音がユーザの耳元以外に放射されづらくなるよう構成される放射抑制部と、を有する。第m消音スピーカユニットは、第m消音スピーカユニットから第m消音ユーザ方向に放音される音が第m消音スピーカユニットから第m消音ユーザ方向と逆方向に放音される音の回り込みにより座席を利用するユーザの頭部に近い箇所以外の箇所では消音されるように配置される。

Description

音響システム
　本発明は、航空機や自動車などの乗り物内の騒音を低減する技術に関する。
　従来、ユーザは、航空機内での映画・音楽の視聴時に騒音が気になる場合、ノイズキャンセリング機能を有するイヤホンやヘッドホンを利用していた（非特許文献１参照）。
機内エンターテインメント／JALファーストクラス, ［online］，［令和２年３月１６日検索］，インターネット <URL: https://www.jal.co.jp/jp/ja/inter/service/first/entertainment/index.html>
　しかし、イヤホンやヘッドホンの装着は、ユーザにとってわずらわしさがある。また、髪型が乱れることなどを理由に、装着を好まないユーザもいる。装着による耳への圧迫を嫌うユーザもいる。さらには、イヤホンやヘッドホンの長時間の装着は、ユーザに聴き疲れを感じさせることもある。
　そこで本発明では、イヤホンやヘッドホンを用いることなく乗り物の座席に着席時に聴こえる騒音を低減する技術を提供することを目的とする。
　本発明の一態様は、音響システムは、Mを1以上の整数とし、座席を利用するユーザの頭部に近い箇所における騒音の信号（以下、騒音信号という）から騒音を消去するための制御信号を生成する制御システムと、座席を利用するユーザの頭部に近い箇所に設置される、制御信号に基づく音を放音するスピーカユニット（以下、消音スピーカユニットという）をM個含む消音スピーカシステムと、所定の値以上の周波数の音のみ吸音しやすい吸音材を少なくとも含み、消音スピーカユニットから放音される所定の値以上の周波数の音がユーザの耳元以外に放射されづらくなるよう構成される放射抑制部と、を有する。M個の消音スピーカユニットを第1消音スピーカユニット、…、第M消音スピーカユニットとし、第m消音スピーカユニットがユーザと対向する方向を第m消音ユーザ方向(m=1,…,M)とし、第m消音スピーカユニット(m=1,…,M)は、第m消音スピーカユニットから第m消音ユーザ方向に放音される音が第m消音スピーカユニットから第m消音ユーザ方向と逆方向に放音される音の回り込みにより座席を利用するユーザの頭部に近い箇所以外の箇所では消音されるように配置される。
　本発明によれば、乗り物の座席に着席時に聴こえる騒音を低減することが可能となる。
アクティブノイズコントロールシステムの構成の一例を示す図である。 スピーカユニットから放音される音の指向性を説明するための図である。 航空機の座席に設置された音響システムの一例を示す図である。 音響システム５００の構成の一例を示すブロック図である。 参照マイクと誤差マイクの配置の一例を示す図である。 音響システム５０１の構成の一例を示すブロック図である。 音響システム５０２の構成の一例を示すブロック図である。 部材５２２２を取り付けた消音スピーカシステム５２０の構成の一例を示す図である。 航空機の座席に設置された音響システムの一例を示す図である。 音響システム１０００の構成の一例を示すブロック図である。 音響システム１００の構成の一例を示すブロック図である。 音響システム１０２の構成の一例を示すブロック図である。 部材１２２２を取り付けたスピーカユニットペア１２２の構成の一例を示す図である。 音響システム１０４の構成の一例を示すブロック図である。 音響システム２００の構成の一例を示すブロック図である。 音響システム３００の構成の一例を示すブロック図である。 音響システム１０６の構成の一例を示すブロック図である。 部材１２２４を取り付けたスピーカユニットペア１２２の構成の一例を示す図である。 音響システム１０８の構成の一例を示すブロック図である。 音響システム５３０の構成の一例を示すブロック図である。 部材５２３０，５２４０と吸音材５２５０とを取り付けた消音スピーカユニットの構成の一例を示す図である。 第５実施形態の実験結果を示す図。 第５実施形態の実験結果を示す図。
　以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。なお、同じ機能を有する構成部には同じ番号を付し、重複説明を省略する。
＜技術的背景＞
　航空機の座席に着席時に聴こえる騒音を低減するために、騒音低減技術の一つであるアクティブノイズコントロールを用いる（参考非特許文献１、２を参照）。
（参考非特許文献１：ANC騒音低減試験システム, ［online］，［令和２年３月１６日検索］，インターネット <URL: https://micronet.jp/product/anc/index.html>）
（参考非特許文献２：アクティブノイズコントロール（電子情報通信学会『知識の森』2群－6編－6章）, ［online］，［令和２年３月１６日検索］，インターネット <URL: http://www.ieice-hbkb.org/files/02/02gun_06hen_06.pdf>）
　図１は、アクティブノイズコントロールシステムの構成の一例を示す図である。アクティブノイズコントロールシステムは、騒音を収音するマイク（以下、参照マイクという）、参照マイクから出力される信号（以下、騒音信号という）から騒音を消去するための制御信号を生成する制御器、制御信号に基づく音を放音するための消音スピーカを含む。なお、アクティブノイズコントロールシステムは、さらに、消去しきれなかった音を収音するマイク（以下、誤差マイクという）を含み、誤差マイクから出力される信号（以下、誤差信号という）を制御器にフィードバックし、制御器は誤差信号も用いて制御信号を生成するようにしてもよい。
　航空機内の騒音の主成分は低域に集中しているため、消音スピーカがそれなりの大きさのものでないと、低域の音を十分に再生できず、十分な騒音低減効果を得ることができない。しかし、消音スピーカが大きくなると、航空機の座席で利用するのが困難になってしまう。また、消音スピーカからの音が参照マイクに収音されてしまうと、騒音信号の中に消音スピーカからの音の信号が含まれることになり、騒音低減性能が劣化してしまうという問題もある。
　これら２つの問題を解決するために、本願発明では、制御信号に基づく音を放音するために、スピーカを用いる代わりにスピーカユニットを用いることにする（図２参照）。
　通常、スピーカは、スピーカユニットとスピーカボックスで構成される。スピーカユニットとは、電気信号である音響信号を空気の振動に変換する（つまり、音波を生成する）振動板を含む構成部である。また、スピーカボックスとは、スピーカユニットを収納する構成部である。
　音響信号がスピーカに入力されると、スピーカユニットの振動板が振動し、振動板が振動する両方向に音波が放射される。ここで、スピーカボックスの外側（つまり、スピーカユニットの正面方向）に放射される音波を正の音波、スピーカボックスの内側（つまり、スピーカユニットの背面方向）に放射される音波を負の音波という。負の音波は、正の音波の位相と逆の位相の音波である。スピーカを用いる場合、正の音波はスピーカから全方位に放射されることになる一方、負の音波はスピーカボックスの外に出ることはない。それに対し、スピーカユニットのみを用いる場合、スピーカボックスがないため、負の音波も放射される。この場合、正の音波と負の音波が互いに逆位相の関係にあるため、正の音波と負の音波は互いに打ち消しあうが、スピーカユニットの近傍では、負の音波の回り込みが間に合わないために、正の音波が残る。この残った正の音波と騒音が逆位相の関係にあれば、当該正の音波が騒音と打ち消しあうことで、スピーカユニットの近傍では騒音低減効果が得られることになる。
　つまり、ユーザの耳元に近い箇所に、スピーカボックスを用いない形でスピーカユニットを設置すれば、機内での騒音低減を実現することができる。また、正の音波が残る範囲はスピーカユニットの近傍といった比較的狭い範囲に限られるため、参照マイクへの回り込みも抑えられ、騒音低減性能が劣化することも抑制できる。
　スピーカユニットのみを設置する形態は、スピーカボックスを用いないため、設置スペースを最小限にできるというメリットがある。さらに、当該メリットに加え、スピーカユニットのみを設置する形態は、スピーカボックスと組み合わせて設置する形態よりも低域の音がでるというメリットもある。以下、その理由について説明する。一般に、スピーカユニットをスピーカボックスに収納すると、負の音波はスピーカボックスの外に出ることはないが、スピーカユニットがスピーカボックスに収納されると、スピーカボックス内に閉じ込められ、行き場を無くした負の音波の空気振動がスピーカユニットのコーンを抑えコーンの次の振動を妨害してしまう。その結果、スピーカユニットをスピーカボックスに収納しても、低域の音がでないことになる。そこで、スピーカボックスの内部を吸音材で満たすことも考えられるが、低域の音に関してはその効果が十分に得られず、低域の音を出すためにはスピーカボックスをある程度大きいものとしなければならなくなる。つまり、結局のところ、機内の座席に設置できるほど十分に小さいスピーカボックスを用いるのでは、十分な低域の音が得られないことになる。
＜第１実施形態＞
　音響信号を再生するシステムを音響システムという。音響システムは、音響信号を音（以下、この音のことを音響信号に基づく音という）として放音するためにスピーカシステムを含む。ここで、スピーカシステムは、アナログ信号である音響信号を音に変換する装置である。また、音響システムで再生対象となる音響信号は、例えば、ＣＤ、ＤＶＤ、レコードに記録されたデータや、インターネットにより受信されたデータや、ラジオ放送、テレビ放送により受信された信号から得られる音響信号である。
　以下、スピーカシステムの近傍にいるユーザの周辺の騒音から得られる騒音信号から生成される制御信号を再生し、騒音を低減する音響システムについて説明する。このような音響システムを、例えば、航空機の座席を利用するユーザのための音響システムとして利用すると、当該座席を利用するユーザの周辺の騒音を低減することができるシステムを提供することができる。図３は、航空機の座席に設置された音響システムの一例を示す図である。図３の音響システムは、スピーカシステムが着席したユーザの頭部の近傍にくるように配置されている。なお、このような音響システムは、自動車、電車などの航空機の以外の乗り物や、住居や商業施設などで用いるチェアにも設置することができるし、肩に乗せるなどウェアラブルな形態でも設置することができる。また、ヘッドホンやイヤホンの左右の各ユニットに、上記スピーカユニットペアに相当する、ドライバユニットを２つ並べたドライバユニットペアを設置することとしてもよい。
　以下、図４を参照して音響システム５００を説明する。図４は、音響システム５００の構成を示すブロック図である。図４に示すように音響システム５００は、制御システム５１０と、消音スピーカシステム５２０を含む。制御システム５１０は、K個（Kは1以上の整数）の参照マイク５１１と、L個（Lは0以上の整数）の誤差マイク５１２と、制御信号生成装置５１４を含む。ここで、参照マイク、誤差マイクとは、＜技術的背景＞で説明した通り、それぞれ騒音を収音するマイク、消去しきれなかった音を収音するマイクである。誤差マイクはフィルタ更新に用いるものであり、実用的には多くの場合用いるものである。なお、音響システム５００に必要となる最小のマイクの数は１（K=1, L=0の場合）である。図５は、K=4, L=2の場合の参照マイクと誤差マイクの配置を示す図である。図５にあるように、参照マイクは騒音が誤差マイクより先に到来する位置に配置するのが好ましい。また、誤差マイクは理想的にはユーザの耳の位置に配置するのがよいため、できるだけ耳に近い位置に配置するのが好ましい。また、消音スピーカシステム５２０は、制御信号に基づく音を放音するスピーカユニットである消音スピーカユニット５２２１を１つ含む。消音スピーカシステム５２０は、座席を利用するユーザの頭部に近い箇所に設置される。
　なお、消音スピーカユニット５２２１がユーザと対向する方向を消音ユーザ方向とし、消音スピーカユニット５２２１は、消音スピーカユニット５２２１から消音ユーザ方向に放音される音が消音スピーカユニット５２２１から消音ユーザ方向と逆方向に放音される音の回り込みにより座席を利用するユーザの頭部に近い箇所以外の箇所では消音されるように配置されるようにする。ここで、消音ユーザ方向とは、消音スピーカユニット５２２１の正面方向のことである。また、消音ユーザ方向と逆方向とは、消音スピーカユニット５２２１の背面方向のことである。
　以下、図４に従い音響システム５００の動作について説明する。
　制御システム５１０は、航空機の座席を利用するユーザの頭部に近い箇所における騒音から得られる信号（以下、騒音信号という）から、当該騒音を消去するための制御信号を生成し、出力する。より具体的には、参照マイク５１１は、航空機の座席を利用するユーザの頭部に近い箇所における騒音を収音し、当該騒音を電気信号に変換することで得られる騒音信号を出力する。誤差マイク５１２は、当該ユーザの頭部に極めて近い箇所における消去しきれなかった音を収音し、当該消去しきれなかった音を電気信号に変換することで得られる誤差信号を出力する。制御信号生成装置５１４は、騒音信号と誤差信号を入力とし、誤差信号を用いて騒音信号から制御信号を生成し、出力する。制御信号は、騒音信号とほぼ同一振幅で逆位相の信号とすればよい。
　消音スピーカシステム５２０は、制御システム５１０が出力した制御信号を入力とし、制御信号に基づく音を放音する。より具体的には、消音スピーカユニット５２２１は、制御信号を入力とし、制御信号に基づく音を放音する。
　本発明の実施形態によれば、航空機の座席に着席時に聴こえる騒音を低減することが可能となる。
＜第２実施形態＞
　第１実施形態の音響システム５００は、消音スピーカユニットを１つだけ用いるため、騒音が低減される範囲が狭い。ここでは、ユーザの両耳それぞれの近い位置に消音スピーカユニットを設置できるよう、２以上の消音スピーカユニットを含む音響システムについて説明する。
　以下、図６を参照して音響システム５０１を説明する。図６は、音響システム５０１の構成を示すブロック図である。図６に示すように音響システム５０１は、音響システム５００と同様、制御システム５１０と、消音スピーカシステム５２０を含む。しかし、音響システム５０１は、消音スピーカシステム５２０がM個（Mは2以上の整数）の消音スピーカユニット５２２１を含む点において、音響システム５００と異なる。M個の消音スピーカユニット５２２１には、同一の制御信号が入力される。
　以下、M個の消音スピーカユニットを第1消音スピーカユニット、…、第M消音スピーカユニットという。また、第m消音スピーカユニットがユーザと対向する方向を第m消音ユーザ方向(m=1, …, M)とし、第m消音スピーカユニット(m=1, …, M)は、第m消音スピーカユニットから第m消音ユーザ方向に放音される音が第m消音スピーカユニットから第m消音ユーザ方向と逆方向に放音される音の回り込みにより座席を利用するユーザの頭部に近い箇所以外の箇所では消音されるように配置されるようにする。ここで、第m消音ユーザ方向とは、第m消音スピーカユニット５２２１の正面方向のことである。また、第m消音ユーザ方向と逆方向とは、第m消音スピーカユニット５２２１の背面方向のことである。
　以下では、図６に従い消音スピーカシステム５２０の動作について説明する。
　消音スピーカシステム５２０は、制御システム５１０が出力した制御信号を入力とし、制御信号に基づく音を放音する。より具体的には、第m消音スピーカユニット５２２１(m=1, …, M)は、制御信号を入力とし、制御信号に基づく音を放音する。
　なお、ここでは、Mを2以上の整数としたが、M=1とすると、第１実施形態と一致する。
　本発明の実施形態によれば、航空機の座席に着席時に聴こえる騒音を低減することが可能となる。
＜第３実施形態＞
　第２実施形態の音響システム５０１では、消音スピーカユニットの数を増やすことにより、騒音が低減される範囲を広くした。ここでは、１つの消音スピーカユニットにより騒音が低減される範囲が広くなる構造を有する音響システムについて説明する。
　以下、図７を参照して音響システム５０２を説明する。図７は、音響システム５０２の構成を示すブロック図である。図７に示すように音響システム５０２は、音響システム５０１と同様、制御システム５１０と、消音スピーカシステム５２０を含む。しかし、音響システム５０２は、第m消音スピーカユニット５２２１(m=1, …, M)に部材５２２２が取り付けられている点において、音響システム５０１と異なる。
　以下、図７に従い第m消音スピーカユニット５２２１(m=1, …, M)の構造について説明する。
　第m消音スピーカユニット５２２１には、第m消音スピーカユニット５２２１から第m消音ユーザ方向と逆方向に放音された音が第m消音ユーザ方向に回り込んでくる音の経路が長くなるようにするための部材５２２２が取り付けられている（図８参照）。部材５２２２は、例えば、スピーカユニットの背面からの音の回り込みを防ぐ仕切り板のような部材でよい。この部材５２２２は、音波の干渉を防ぎ騒音が低減される範囲を広くするために、取り付けられるものである。
　部材５２２２が取り付けられた第m消音スピーカユニット５２２１は、第２実施形態の第m消音スピーカユニット５２２１に比べて、騒音が低減される範囲が広くなる。
　本発明の実施形態によれば、航空機の座席に着席時に聴こえる騒音を低減することが可能となる。
＜第４実施形態＞
　第１実施形態から第３実施形態では、航空機の座席を利用するユーザの周辺の騒音を低減するための音響システム（騒音低減用音響システム）について説明した。これらの騒音低減用音響システムは、スピーカシステムの近傍にいるユーザにのみ再生対象物から得られる音響信号に基づく音が聴きとれるように再生する音響システム（再生用音響システム）と組み合わせることができる。ここで、再生対象物とは、例えば、ＣＤ、ＤＶＤ、レコードに記録されたデータや、インターネットにより受信されたデータや、ラジオ放送、テレビ放送により受信された信号のように、所定の処理により音響信号を得ることができるデータや信号のことである。
　騒音低減用音響システムと再生用音響システムを組み合わせた音響システムの一例を図９に示す。図９は、航空機の座席に設置された音響システムの一例を示す図である。図９の再生用音響システムのスピーカシステムは、着席したユーザの頭部を挟むように座席に設置されており、スピーカユニットペアが左右の耳の近傍にくるように配置されている。一方、騒音低減用音響システムの消音スピーカシステムは、着席したユーザの頭部の後ろにくるように座席に設置されている。なお、当該音響システムは、自動車、電車などの航空機の以外の乗り物や、リクライニングチェアなどにも設置することができるし、肩に乗せるなどウェアラブルな形態でも設置することができる。また、再生用音響システムについては、騒音低減用音響システムと同様、ヘッドホンやイヤホンの左右の各ユニットに、上記スピーカユニットペアに相当する、ドライバユニットを２つ並べたドライバユニットペアを設置する構成としてもよい。ヘッドホンは、一般に開放型（オープンエア型）と密閉型（クローズド型）の２つに大別されるが、特に音漏れの心配がある開放型について上記技術を適用すると、音漏れが低減することが期待される。
　以下、図１０を参照して音響システム１０００を説明する。図１０は、音響システム１０００の構成を示すブロック図である。音響システム１０００は、騒音低減用音響システムと再生用音響システムを含む。騒音低減用音響システムは、音響システム５００、音響システム５０１、音響システム５０２、後述する音響システム５３０とすることができる。一方、再生用音響システムは、後述する音響システム１００、音響システム１０２、音響システム１０４、音響システム１０６、音響システム１０８、音響システム２００、音響システム３００とすることができる。
　以下、再生用音響システムの各形態について説明する。
《形態１：音響システム１００》
　以下、図１１を参照して音響システム１００を説明する。図１１は、音響システム１００の構成を示すブロック図である。図１１に示すように音響システム１００は、再生装置１１０と、スピーカシステム１２０を含む。再生装置１１０は、N個（ただし、Nは1以上の整数）の再生部１１２（つまり、第1再生部１１２、…、第N再生部１１２）を含む。また、スピーカシステム１２０は、N個のスピーカユニットペア１２２（つまり、第1スピーカユニットペア１２２、…、第Nスピーカユニットペア１２２）を含む。スピーカユニットペア１２２は、２つのスピーカユニット（つまり、正のスピーカユニット１２２１、負のスピーカユニット１２２１）を含む。負のスピーカユニット１２２１には、正のスピーカユニット１２２１に入力される音響信号と逆位相の音響信号が入力される。スピーカシステム１２０は、座席を利用するユーザの頭部に近い箇所に設置される。
　なお、第nスピーカユニットペア１２２がユーザと対向する方向を第nユーザ方向(n=1, …, N)とし、第nスピーカユニットペア１２２(n=1, …, N)の正のスピーカユニット１２２１と負のスピーカユニット１２２１は、当該正のスピーカユニット１２２１から第nユーザ方向と逆方向に放音される音と当該負のスピーカユニット１２２１から第nユーザ方向と逆方向に放音される音が回り込みにより第nユーザ方向に伝わるように配置されるようにする。ここで、第nユーザ方向とは、第nスピーカユニットペア１２２の正のスピーカユニット１２２１、負のスピーカユニット１２２１の正面方向のことである。また、第nユーザ方向と逆方向とは、第nスピーカユニットペア１２２の正のスピーカユニット１２２１、負のスピーカユニット１２２１の背面方向のことである。
　また、第nスピーカユニットペア１２２(n=1, …, N)の正のスピーカユニット１２２１と負のスピーカユニット１２２１は、当該正のスピーカユニット１２２１から放音される音と当該負のスピーカユニット１２２１から放音される音が他の座席を利用するユーザには聴きとれないように互いに消去される位置関係で配置されるようにする。
　以下、図１１に従い音響システム１００の動作について説明する。
　再生装置１１０は、再生対象物に基づいて得られる音響信号である第1音響信号、第3音響信号、…、第2N-1音響信号を入力とし、第1音響信号、第2音響信号、…、第2N音響信号を出力する。より具体的には、第n再生部１１２(n=1, …, N)は、第2n-1音響信号を入力とし、第2n-1音響信号から第2n-1音響信号と逆位相の音響信号である第2n音響信号を生成し、第2n-1音響信号と第2n音響信号を出力する。第2n-1音響信号、第2n音響信号は、それぞれ第nスピーカユニットペア１２２の正のスピーカユニット１２２１、負のスピーカユニット１２２１に入力される。
　スピーカシステム１２０は、再生装置１１０が出力した第1音響信号、第2音響信号、…、第2N音響信号を入力とし、第1音響信号に基づく音、第2音響信号に基づく音、…、第2N音響信号に基づく音を放音する。より具体的には、第nスピーカユニットペア１２２(n=1, …, N)は、第2n-1音響信号と第2n音響信号を入力とし、第2n-1音響信号に基づく音を正のスピーカユニット１２２１から放音し、第2n音響信号に基づく音を負のスピーカユニット１２２１から放音する。第2n-1音響信号と第2n音響信号は、互いに逆位相の関係にあるため、スピーカシステム１２０が設置された座席の近傍でのみ音が聴こえる。例えば、N=2の場合において、第1音響信号、第3音響信号をそれぞれある音源の右チャネルの音響信号、左チャネルの音響信号とすると、スピーカシステム１２０が設置された座席の近傍でのみステレオの音が聴くことができる。
　なお、第nスピーカユニットペア１２２の正のスピーカユニット１２２１から第nユーザ方向に放音された音と第nスピーカユニットペア１２２の正のスピーカユニット１２２１から第nユーザ方向と逆方向に放音された音は、互いに逆位相の関係となる。同様に、第nスピーカユニットペア１２２の負のスピーカユニット１２２１から第nユーザ方向に放音された音と第nスピーカユニットペア１２２の負のスピーカユニット１２２１から第nユーザ方向と逆方向に放音された音は、互いに逆位相の関係となる。
《形態２：音響システム１０２》
　音響システム１００は、放音された音が聴こえる範囲、いわゆるスイートスポットが狭い。ここでは、スイートスポットを広くする構造を有する音響システムについて説明する。
　以下、図１２を参照して音響システム１０２を説明する。図１２は、音響システム１０２の構成を示すブロック図である。図１２に示すように音響システム１０２は、音響システム１００と同様、再生装置１１０と、スピーカシステム１２０を含む。しかし、音響システム１０２は、スピーカユニットペア１２２に部材１２２２が取り付けられている点において、音響システム１００と異なる。
　以下、図１２に従い第nスピーカユニットペア１２２(n=1, …, N)の構造について説明する。
　第nスピーカユニットペア１２２には、第nスピーカユニットペア１２２の正のスピーカユニット１２２１と負のスピーカユニット１２２１から第nユーザ方向と逆方向に放音された音がユーザ方向に回り込んでくる音の経路が長くなるようにするための部材１２２２が取り付けられている（図１３参照）。部材１２２２は、例えば、スピーカユニットの背面からの音の回り込みを防ぐ仕切り板のような部材でよい。この部材１２２２は、音の回り込みを防ぐのではなく、背面から回り込む音と正面からの音との位相差が大きくなるようにする、つまり、回り込んでくる音の経路が長くなるようにするために取り付けられるものである。
　部材１２２２が取り付けられた第nスピーカユニットペア１２２は、形態１の第nスピーカユニットペア１２２に比べて、スイートスポットが広くなる。
《形態３：音響システム１０４》
　高域の音は波長が短いため、背面から回り込む音と正面からの音の位相がそろいにくい。そのため、高域の音は、低域の音に比べてスピーカユニットの近傍でも近傍以外の比較的離れた場所でも消去されにくいという特徴がある。音響システム１００を構成するスピーカユニットペア１２２の正のスピーカユニット１２２１と負のスピーカユニット１２２１は、いずれもスピーカボックスに収納されていないため、上記特徴により、高域の音が聴こえる範囲が広く、音漏れとなることもある。そこで、ここでは、高域の音がスピーカシステムの近傍以外に漏れにくい構造を有する音響システムについて説明する。
　以下、図１４を参照して音響システム１０４を説明する。図１４は、音響システム１０４の構成を示すブロック図である。図１４に示すように音響システム１０４は、音響システム１００と同様、再生装置１１０と、スピーカシステム１２０を含む。しかし、音響システム１０４は、スピーカユニットペア１２２の正のスピーカユニット１２２１、負のスピーカユニット１２２１の各々にツイータ１２２３が付属する点において、音響システム１００と異なる。ここで、ツイータとは、高域の信号を再生するためのスピーカユニットである。なお、ツイータ１２２３は、スピーカボックスに収納されているかのごとく、背面からの音が漏れない形で、正のスピーカユニット１２２１、負のスピーカユニット１２２１に付属しているものとする。
　以下、図１４に従いスピーカシステム１２０の動作について説明する。
　スピーカシステム１２０は、再生装置１１０が出力した第1音響信号、第2音響信号、…、第2N音響信号を入力とし、第1音響信号に基づく音、第2音響信号に基づく音、…、第2N音響信号に基づく音を放音する。より具体的には、第nスピーカユニットペア１２２(n=1, …, N)は、第2n-1音響信号と第2n音響信号を入力とし、第2n-1音響信号に基づく音を正のスピーカユニット１２２１と正のスピーカユニット１２２１に付属するツイータ１２２３から放音し、第2n音響信号に基づく音を負のスピーカユニット１２２１と負のスピーカユニット１２２１に付属するツイータ１２２３から放音する。
　高域の音ほど直進性が高いという性質があるが、ツイータ１２２３の背面からの音が漏れない形になっているため、ツイータ１２２３から放音される高域の音が全方位に漏れることを防ぐことができる。
《形態４：音響システム２００》
　ツイータは、高域の信号を再生するためのスピーカユニットである。そこで、帯域分割処理により、高域の信号のみツイータに入力するようにしてもよい。そこで、ここでは、帯域分割処理を行う音響システムについて説明する。
　以下、図１５を参照して音響システム２００を説明する。図１５は、音響システム２００の構成を示すブロック図である。図１５に示すように音響システム２００は、再生装置１１０と、帯域分割装置２１０と、スピーカシステム１２０を含む。帯域分割装置２１０は、N個の帯域分割部２１２（つまり、第1帯域分割部２１２、…、第N帯域分割部２１２）を含む。音響システム２００は、帯域分割装置２１０を含む点において、音響システム１０４と異なる。
　以下、図１５に従い帯域分割装置２１０、スピーカシステム１２０の動作について説明する。
　帯域分割装置２１０は、再生装置１１０が出力した第1音響信号、第2音響信号、…、第2N音響信号を入力とし、第1音響信号の高域の信号である第1高域信号と低域の信号である第1低域信号、第2音響信号の高域の信号である第2高域信号と低域の信号である第2低域信号、…、第2N音響信号の高域の信号である第2N高域信号と低域の信号である第2N低域信号を出力する。より具体的には、第n帯域分割部２１２(n=1, …, N)は、第2n-1音響信号と第2n音響信号を入力とし、第2n-1音響信号の高域の信号である第2n-1高域信号と低域の信号である第2n-1低域信号を生成し、第2n音響信号の高域の信号である第2n高域信号と低域の信号である第2n低域信号を生成し、第2n-1高域信号、第2n-1低域信号、第2n高域信号、第2n低域信号を出力する。
　スピーカシステム１２０は、帯域分割装置２１０が出力した第1高域信号、第1低域信号、第2高域信号、第2低域信号、…、第2N高域信号、第2N低域信号を入力とし、第1高域信号に基づく音、第1低域信号に基づく音、第2高域信号に基づく音、第2低域信号に基づく音、…、第2N高域信号に基づく音、第2N低域信号に基づく音を放音する。より具体的には、第nスピーカユニットペア１２２(n=1, …, N)は、第2n-1高域信号、第2n-1低域信号、第2n高域信号、第2n低域信号を入力とし、第2n-1低域信号に基づく音、第2n-1高域信号に基づく音をそれぞれ正のスピーカユニット１２２１、正のスピーカユニット１２２１に付属するツイータ１２２３から放音し、第2n低域信号に基づく音、第2n高域信号に基づく音をそれぞれ負のスピーカユニット１２２１、負のスピーカユニット１２２１に付属するツイータ１２２３から放音する。
《形態５：音響システム３００》
　音響システム２００では、正のスピーカユニット１２２１、負のスピーカユニット１２２１に、ツイータ１２２３が付属するスピーカユニットを用いた。ここでは、ツイータが付属するスピーカユニットを２つ含むスピーカユニットペアを用いる代わりに、２つのスピーカユニットと１つのツイータを含むスピーカユニットペアを用いる音響システムについて説明する。
　以下、図１６を参照して音響システム３００を説明する。図１６は、音響システム３００の構成を示すブロック図である。図１６に示すように音響システム３００は、再生装置１１０と、帯域分割装置３１０と、スピーカシステム３２０を含む。帯域分割装置３１０は、N個の帯域分割部３１２（つまり、第1帯域分割部３１２、…、第N帯域分割部３１２）を含む。また、スピーカシステム３２０は、N個のスピーカユニットペア３２２（つまり、第1スピーカユニットペア３２２、…、第Nスピーカユニットペア３２２）を含む。スピーカユニットペア３２２は、２つのスピーカユニット（つまり、正のスピーカユニット１２２１、負のスピーカユニット１２２１）とツイータ３２２１を含む。音響システム３００は、帯域分割装置２１０、スピーカシステム１２０の代わりに帯域分割装置３１０、スピーカシステム３２０を含む点において、音響システム２００と異なる。
　ツイータ３２２１は、背面からの音が漏れないように、スピーカボックスに収納されているのが好ましい。また、スピーカシステム３２０は、座席を利用するユーザの頭部に近い箇所に設置される。
　なお、第nスピーカユニットペア３２２がユーザと対向する方向を第nユーザ方向(n=1, …, N)とし、第nスピーカユニットペア３２２(n=1, …, N)の正のスピーカユニット１２２１と負のスピーカユニット１２２１は、当該正のスピーカユニット１２２１から第nユーザ方向と逆方向に放音される音と当該負のスピーカユニット１２２１から第nユーザ方向と逆方向に放音される音が回り込みにより第nユーザ方向に伝わるように配置されるようにする。ここで、第nユーザ方向とは、第nスピーカユニットペア３２２の正のスピーカユニット１２２１、負のスピーカユニット１２２１、ツイータ３２２１の正面方向のことである。また、第nユーザ方向と逆方向とは、第nスピーカユニットペア３２２の正のスピーカユニット１２２１、負のスピーカユニット１２２１、ツイータ３２２１の背面方向のことである。
　また、第nスピーカユニットペア３２２(n=1, …, N)の正のスピーカユニット１２２１と負のスピーカユニット１２２１は、当該正のスピーカユニット１２２１から放音される音と当該負のスピーカユニット１２２１から放音される音が他の座席を利用するユーザには聴きとれないように互いに消去される位置関係で配置されるようにする。
　以下、図１６に従い帯域分割装置３１０、スピーカシステム３２０の動作について説明する。
　帯域分割装置３１０は、再生装置１１０が出力した第1音響信号、第2音響信号、…、第2N音響信号を入力とし、第1音響信号の高域の信号である第1高域信号と低域の信号である第1低域信号、第2音響信号の低域の信号である第2低域信号、…、第2N-1音響信号の高域の信号である第2N-1高域信号と低域の信号である第2N-1低域信号、第2N音響信号の低域の信号である第2N低域信号を出力する。より具体的には、第n帯域分割部３１２(n=1, …, N)は、第2n-1音響信号と第2n音響信号を入力とし、第2n-1音響信号の高域の信号である第2n-1高域信号と低域の信号である第2n-1低域信号を生成し、第2n音響信号の低域の信号である第2n低域信号を生成し、第2n-1高域信号、第2n-1低域信号、第2n低域信号を出力する。
　スピーカシステム３２０は、帯域分割装置３１０が出力した第1高域信号、第1低域信号、第2低域信号、…、第2N-1高域信号、第2N-1低域信号、第2N低域信号を入力とし、第1高域信号に基づく音、第1低域信号に基づく音、第2低域信号に基づく音、…、第2N-1高域信号に基づく音、第2N-1低域信号に基づく音、第2N低域信号に基づく音を放音する。より具体的には、第nスピーカユニットペア３２２(n=1, …, N)は、第2n-1高域信号、第2n-1低域信号、第2n低域信号を入力とし、第2n-1高域信号に基づく音をツイータ３２２１から放音し、第2n-1低域信号に基づく音を正のスピーカユニット１２２１から放音し、第2n低域信号に基づく音を負のスピーカユニット１２２１から放音する。
《形態６：音響システム１０６》
　音響システム１０４は、ツイータ１２２３が付属するスピーカユニット１２２１を用いることで、高域の音が漏れにくいシステムとなった。ここでは、ツイータが付属するスピーカユニットを用いる代わりに、吸音特性がある部材を用いた、高域の音が漏れにくい音響システムについて説明する。
　以下、図１７を参照して音響システム１０６を説明する。図１７は、音響システム１０６の構成を示すブロック図である。図１７に示すように音響システム１０６は、音響システム１０４と同様、再生装置１１０と、スピーカシステム１２０を含む。しかし、音響システム１０６は、ツイータ１２２３が付属するスピーカユニット１２２１の代わりに、ツイータ１２２３が付属しないスピーカユニット１２２１を用いる点、スピーカユニットペア１２２に部材１２２４が取り付けられている点において、音響システム１０４と異なる。
　以下、図１７に従い第nスピーカユニットペア１２２(n=1, …, N)の構造について説明する。
　第nスピーカユニットペア１２２には、第nスピーカユニットペア１２２の正のスピーカユニット１２２１と負のスピーカユニット１２２１から第nユーザ方向と逆方向に放音された音を吸収するための部材１２２４が取り付けられている（図１８参照）。部材１２２４は、高域の音が背面で放射されることを防ぐことができる部材であればどのようなものでもよい。なお、部材１２２４をスピーカユニットペア１２２の背面のみに設置する代わりに、部材１２２４をスピーカユニットペア１２２の正面以外を取り囲むように設置してもよい。
《形態７：音響システム１０８》
　音響システム１０６は、部材１２２４が取り付けられたスピーカユニット１２２１を用いることで、高域の音が漏れにくいシステムとなった。ここでは、吸音材が取り付けられたスピーカユニットペアを用いる代わりに、スピーカユニットペアのスピーカユニットの各々を穴のあいたスピーカボックスに収納することで、高域の音がもれにくい音響システムについて説明する。
　以下、図１９を参照して音響システム１０８を説明する。図１９は、音響システム１０８の構成を示すブロック図である。図１９に示すように音響システム１０８は、音響システム１０６と同様、再生装置１１０と、スピーカシステム１２０を含む。音響システム１０８は、部材１２２４が取り付けられたスピーカユニットペア１２２の代わりに、スピーカボックス１２２５に収納されたスピーカユニット１２２１を含むスピーカユニットペア１２２を含む点において、音響システム１０６と異なる。
　以下、図１９に従い第nスピーカユニットペア１２２(n=1, …, N)の構造について説明する。
　第nスピーカユニットペア１２２の正のスピーカユニット１２２１と負のスピーカユニット１２２１は、それぞれスピーカボックス１２２５に収納されている。なお、スピーカボックス１２２５には、多数の穴があけられている。
　本発明の実施形態によれば、航空機の座席に着席時に聴こえる騒音を低減することが可能となる。あわせて、スピーカシステムの近傍というごく限られた狭い範囲でのみ聴きとることができる音を再生することが可能となる。
＜第５実施形態＞
　第２実施形態と異なる部分を中心に説明する。
　騒音低減用音響システムは、前述の通り、座席を利用するユーザの周辺の騒音を低減するための音響システムであり、座席に到来する騒音をキャンセルするキャンセル音によるノイズキャンセルが座席を利用するユーザ近傍の所定の範囲にしか影響を及ぼさないようにキャンセル音を放音する音響システムである。
　高域の音は、直進しやすいことから回折しづらい、かつ、位相がそろいにくい。そのため、高域のキャンセル音は、低域のキャンセル音に比べてスピーカユニットの近傍でも近傍以外の比較的離れた場所でも消音されない場合がある。
　この問題を解決するために、本実施形態に係る音響システムは、物理的な工夫で消音スピーカユニットから耳元までの領域（ユーザ方向）のみ高域のキャンセル音を到来させ、消音スピーカユニットから耳元以外の方向については高域のキャンセル音を吸音材で吸音する。
　以下、図２０を参照して音響システム５３０を説明する。図２０は、音響システム５３０の構成を示すブロック図である。図２０に示すように音響システム５３０は、音響システム５０１と同様、制御システム５１０と、M個の消音スピーカシステム５２０を含む。しかし、M個の消音スピーカユニットに放射抑制部が取り付けられている点において、音響システム５３０は音響システム５０１と異なる。放射抑制部は、少なくとも吸音材５２５０を含み、本実施形態では、部材５２３０，５２４０を含む（図２０，図２１参照）。吸音材５２５０は、所定の値以上の周波数の音のみ吸音しやすい材料や、形状、構造からなる。放射抑制部は、吸音材５２５０を備えることで、消音スピーカユニットから放音される所定の値以上の周波数の音(キャンセル音)がユーザの耳元以外に放射されづらくなるように構成される。なお、第１実施形態で説明したように、消音スピーカユニット５２２１は、消音スピーカユニット５２２１から消音ユーザ方向に放音される音が消音スピーカユニット５２２１から消音ユーザ方向と逆方向に放音される音の回り込みにより座席を利用するユーザの頭部に近い箇所以外の箇所では消音されるように配置されるようにする。しかしながら、高域の音は、直進しやすいため、この回り込みによる消音が難しい。そこで本実施形態では、回り込みを生じない周波数の音(高域の音)を吸音材５２５０で吸音する。そのため、吸音材５２５０は直進しやすい高域の音を吸音できればよく、所定の値はその所定の値以上の周波数の音が回り込みを生じないように設定されればよい。
　部材５２３０と部材５２４０は、それぞれM個の消音スピーカユニット５２２１を前面と背面から挟み込む。さらに、部材５２３０と部材５２４０は、M個の消音スピーカユニット５２２１を挟み込む面の縁に吸音材５２５０を挟み込む。別の言い方をすると、部材５２３０と部材５２４０に挟み込まれた空間の側面において、部材５２３０と部材５２４０は、吸音材５２５０を挟み込む。部材５２３０と部材５２４０は、第３実施形態の仕切り板のような部材でよい。M個の消音スピーカユニット５２２１を前面から挟み込む部材５２３０には音が抜けるように穴が設けられ、M個の消音スピーカユニット５２２１を背面から挟み込む部材５２４０には音が出ないように穴が設けられていない。吸音材５２５０は、高い周波数ほど吸音効果が高く、低い周波数ほど吸音されない部材とする。
　このような構成により、直進性が高い高域のキャンセル音は、部材５２３０の穴を通って、耳元にのみ放射される。吸音材５２５０、部材５２４０が高域のキャンセル音の拡散を防ぐため、M個の消音スピーカユニット５２２１の側面、背面には、高域のキャンセル音が放射されない。一方、低域のキャンセル音は、拡散性が高いため、部材５２３０の穴がなくても背面に回り込む。低域のキャンセル音は、部材５２３０の穴があってもなくても、吸音材５２５０を通過して、背面に回り込み、近傍以外の場所で打ち消しあい消去される。
　制御システム５１０および消音スピーカシステム５２０の動作については、第２実施形態と同様である。
　本発明の実施形態によれば、航空機の座席に着席時に聴こえる騒音を低減することが可能となる。
　なお、図２０では、M個の消音スピーカユニット５２２１を1個の放射抑制部で覆う構成としているが、必ずしも1個の放射抑制部で覆う必要はない。例えば、M個の消音スピーカユニット５２２１をM個の放射抑制部でそれぞれ覆う構成としてもよいし、M個の消音スピーカユニット５２２１のうちの2個をそれぞれ消音スピーカユニットペアとし、各消音スピーカユニットペアをM/2個の放射抑制部でそれぞれ覆う構成としてもよい。
＜実験結果＞
　第５実施形態に係る騒音低減用音響システムの実験結果について説明する。騒音低減用音響システムを適用した自動車を走行させ、助手席にダミーヘッドを配置し、ダミーヘッドを左右から挟み込むように２つの消音スピーカユニットを配置し（図３参照）、ダミーヘッドの耳部分にマイクロホンを設置し、ロードノイズを測定した。
　図２２は左耳位置でのロードノイズを、図２３は右耳位置でのロードノイズを示す。騒音低減用音響システムを適用することで、左耳位置では7.78dBのロードノイズの消音を、右耳位置では7.87dBのロードノイズの消音を実現している。
＜補記＞
　上述の本発明の実施形態の記載は、例証と記載の目的で提示されたものである。網羅的であるという意思はなく、開示された厳密な形式に発明を限定する意思もない。変形やバリエーションは上述の教示から可能である。実施形態は、本発明の原理の最も良い例証を提供するために、そして、この分野の当業者が、熟考された実際の使用に適するように本発明を色々な実施形態で、また、色々な変形を付加して利用できるようにするために、選ばれて表現されたものである。すべてのそのような変形やバリエーションは、公正に合法的に公平に与えられる幅にしたがって解釈された添付の請求項によって定められた本発明のスコープ内である。

Claims (4)

  1. 　Mを1以上の整数とし、
    　座席を利用するユーザの頭部に近い箇所における騒音の信号（以下、騒音信号という）から前記騒音を消去するための制御信号を生成する制御システムと、
    　前記座席を利用するユーザの頭部に近い箇所に設置される、前記制御信号に基づく音を放音するスピーカユニット（以下、消音スピーカユニットという）をM個含む消音スピーカシステムと、
    　所定の値以上の周波数の音のみ吸音しやすい吸音材を少なくとも含み、前記消音スピーカユニットから放音される所定の値以上の周波数の音が前記ユーザの耳元以外に放射されづらくなるよう構成される放射抑制部と、を有し、
    　前記M個の消音スピーカユニットを第1消音スピーカユニット、…、第M消音スピーカユニットとし、
    　第m消音スピーカユニットがユーザと対向する方向を第m消音ユーザ方向(m=1, …, M)とし、
    　第m消音スピーカユニット(m=1, …, M)は、第m消音スピーカユニットから第m消音ユーザ方向に放音される音が第m消音スピーカユニットから第m消音ユーザ方向と逆方向に放音される音の回り込みにより前記座席を利用するユーザの頭部に近い箇所以外の箇所では消音されるように配置される、
    　音響システム。
  2. 　請求項１の音響システムであって、
    　Nを1以上の整数とし、
    　再生対象物に基づいて得られる音響信号である第2n-1音響信号と、第2n-1音響信号と逆位相の音響信号である第2n音響信号とを出力する第n再生部(n=1, …, N)を含む再生装置と、
    　前記座席を利用するユーザの頭部に近い箇所に設置される、第2n-1音響信号に基づく音を放音するスピーカユニットと第2n音響信号に基づく音を放音するスピーカユニットとを含む第nスピーカユニットペア(n=1, …, N)を含むスピーカシステムとを含む、
    　音響システム。
  3. 　請求項１または請求項２の音響システムであって、
    　前記所定の値以上の周波数の音が前記回り込みを生じないように、前記所定の値が設定される、
    　音響システム。
  4. 　請求項１から請求項３の何れかの音響システムであって、
    　前記第m消音スピーカユニットは、前記第m消音ユーザ方向とその逆方向とにおいて、２つの部材で挟み込まれ、前記２つの部材に挟み込まれた空間の側面において、前記２つの部材は前記吸音材を挟み込み、
    　前記第m消音ユーザ方向の前記部材には音が抜けるように穴が設けられ、前記第m消音ユーザ方向の逆方向の前記部材には音が出ないように穴が設けられていない、
    　音響システム。
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