(57)【要約】【課題】騒音に対して逆位相の音を発生して消音するアクティブノイズコントロールシステムにおいて、マイクとスピーカ間の特定の距離以外でも、高い消音効果を実現できるようにする。【解決手段】第１のマイク２、スピーカ３、第２のマイク４がダクト内に順に配置され、アナログANC回路６を用いて、ダクト内の騒音を除去するアクティブノイズコントロールシステムにおいて、アナログANC回路６の前に、騒音を１ビットの電気信号に変換し、該１ビットの電気信号をシフトレジスタにより遅延させるアナログ電子回路５を設けた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アナログアクティブ消音回路を用い、騒音に対して逆位相の音を発生し、騒音を消音するアクティブノイズコントロールシステムに用いられるアナログ電子回路であって、騒音を１ビットの電気信号に変換し、該１ビットの電気信号をシフトレジスタにより遅延させて出力する回路を備え、該回路から電気信号として出力された遅延信号が前記アナログアクティブ消音回路に入力されることを特徴とするアナログ電子回路。
【請求項２】
前記回路は、騒音を１ビットの電気信号に変換する１ビット量子化器と、該１ビット量子化器により変換された１ビットの電気信号をクロックにより遅延させるシフトレジスタと、を有していることを特徴とする請求項１に記載のアナログ電子回路。
【請求項３】
第１のマイク、スピーカ、第２のマイクがダクト内に順に配置され、騒音に対して逆位相の音を発生し、騒音を消音するアクティブノイズコントロールシステムに用いられるアナログ電子回路であって、前記第１のマイクにより取り込まれた騒音を１ビットの電気信号に変換し、該１ビットの電気信号をシフトレジスタにより遅延させて出力する回路と、該回路から電気信号として出力された遅延信号と、消音後の音が前記第２のマイクにより電気信号に変換された誤差信号とが入力され、前記誤差信号と前記遅延信号とを乗算器により乗算し、乗算結果を積分器により積分して、荷重を決定し、前記遅延信号と前記決定された荷重とを乗算して、前記ダクト内の騒音を打ち消す音を前記スピーカから出力させるための信号として前記スピーカに出力するアナログアクティブ消音回路と、を備えたことを特徴とするアナログ電子回路。
【請求項４】
前記第１のマイクと、前記スピーカと、前記第２のマイクと、請求項３に記載のアナログ電子回路とから構成されるアクティブノイズコントロールシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、騒音に対して逆位相の音を発生させて騒音を消音させるためのアクティブノイズコントロールシステムおよびそれに用いられるアナログ電子回路に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、マイクにより得られた騒音に対して逆位相の音をスピーカから発生することにより騒音を消音するアクティブノイズコントロールシステムでは、高い消音効果が得られるためにはマイクとスピーカ間の距離が特定されるため、その特定の距離以外では消音効果が大きく低下するという問題があった。
【０００３】
特許文献１によると、アナログ電子回路による適応フィルタを用いて、騒音に対して逆位相の音を発生し、騒音を消音するアクティブノイズコントロールを行っている。この適応フィルタは、階層型ニューラルネットワークにおいて使用される誤差逆伝搬法のアルゴリズムを有する回路である。
【０００４】
特許文献２によると、アナログ電子回路による適応フィルタを用いて、騒音に対して逆位相の音を発生し、騒音を消音するアクティブノイズコントロールを行っている。この適応フィルタは、階層型ニューラルネットワークにおいて使用される誤差逆伝搬法のアルゴリズムを有する回路であり、回路内全てを完全差動型で構成することにより騒音に対する耐性を高めた回路である。
【０００５】
非特許文献１によると、アナログ電子回路による適応フィルタを作成し、騒音に対して逆位相の音を発生し、騒音を消音するアクティブノイズコントロールの実測及び評価を行っている。
【０００６】
非特許文献２によると、特許文献２の回路にアナログ位相調整回路を付加することにより、特定のマイクとスピーカの間の距離において最大の消音効果を得られるように改善を加えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−２１２７００号公報
【特許文献２】特開２００８−０７０８２１号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】M. Kato, “Active noise control in a duct by an analog neural network circuit”, Applied Acoustics, Vol. 72 (2011), pp.732-736
【非特許文献２】兵藤樹、朝倉岳、塚田究、加藤正史、「アナログ位相調整回路の付加によるダクト用ANC回路の性能向上」、信学技法、Vol. 112、No. 48、SIP2012-12 (2012)、pp.65-69
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従来技術では、１次元ダクトにおけるアクティブノイズコントロールはリファレンスマイクでダクト内を伝搬する騒音を集音し、電気信号に変換し、アナログアクティブ消音（ANC：Active Noise Control）回路にて騒音の逆位相音を作り、スピーカから出力することで騒音を除去するシステムである。しかし、リファレンスマイクとスピーカ間において、ダクト内を伝搬する騒音は空気中では約340m/sで伝搬するのに対して、アナログ電子回路内を伝搬する電気信号は前記伝搬速度と比較して無視できるほどに速いため、騒音と電気信号に時間差が生じ、消音効果が低くなるという課題があった。
【００１０】
また、非特許文献２のようなアナログ位相調整回路の付加による従来の改善では、高い消音効果を得られるマイクとスピーカの距離が特定されており、その距離以外では消音効果が大きく低下するという問題がある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するため、本発明では従来のアナログANC回路にシフトレジスタを付加することにより、アナログ信号の遅延を行い、マイクとスピーカの間を伝搬してきた騒音との時間差を低減する。
【００１２】
具体的には、本発明は、騒音に対して逆位相の音を発生し、騒音を消音するアクティブノイズコントロールを目的としたアナログ電子回路において、騒音を１ビットの電気信号に変換し、１ビット電気信号をシフトレジスタにより遅延させる回路構成を取ることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、騒音に対して逆位相の音を発生し、騒音を消音するアクティブノイズコントロールシステムにおいて、マイクとスピーカ間の特定の距離以外でも、高い消音効果を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１実施形態における１次元ダクトにおけるアクティブノイズコントロールシステムの構成図である。
【図２】１ビット量子化器とシフトレジスタで構成される本発明のアナログ電子回路のブロック図である。
【図３】本発明のアナログ電子回路の出力波形の例を示す図である。
【図４】本発明のアナログ電子回路のシフトレジスタの出力波形の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
（第１実施形態）
以下、１つのスピーカ３を挟んで、前後に２つのマイク２と４が配置された１次元ダクト１内の騒音を制御する回路を例として、図１〜４に従って、本実施形態の消音システムについて説明する。
【００１６】
本実施形態は、騒音に対して逆位相の音を発生し、騒音を消音するアクティブノイズコントロールを目的としたアナログ電子回路において、アナログANC回路６の前に、騒音を１ビットの電気信号に変換し、該１ビットの電気信号をシフトレジスタにより遅延させる回路（アナログ電子回路５）を設けた構成を取るものである。なお、特許請求の範囲に記載したアナログ電子回路は、アナログ電子回路５とアナログANC回路６とから構成されている。
【００１７】
図１において、１次元ダクト内の騒音はマイク２及び４により電気信号に変換され、回路に取り込まれる。スピーカ３は、騒音と逆位相の音を発生させ、騒音を消音するためのものである。マイク２は、騒音を集音するためのリファレンスマイクである。マイク４は、スピーカ３よる消音後、残ってしまった音を集音するためのエラーマイクある。
【００１８】
マイク２の電気信号は、本発明のアナログ電子回路５に入力され、遅延される。アナログANC回路６では、後述するプロセスを経て、騒音と逆位相の波形が生成され、スピーカ３により逆位相の音が出力される。出力された音が騒音と加算され、その結果、騒音が消音される。
【００１９】
次に、消音後（実際には低減後）の音はマイク４により電気信号に変換されてエラー信号（誤差信号）としてアナログANC回路６に入力される。また、本発明のアナログ電子回路５により遅延された電気信号（遅延信号）もアナログANC回路６に入力される。アナログANC回路６において、誤差信号と遅延信号とが乗算器により乗算され、乗算信号が積分器により積分され、荷重（荷重信号）が決定される。遅延信号は、荷重と乗算され、ダクト１内の騒音を打ち消す音をスピーカ３から出力させるための信号となる。出力された音が騒音と加算され、その結果、騒音が消音される。以上のプロセスにより、高い消音効果が得られる。
【００２０】
次に、図２により、本発明のアナログ電子回路５について説明する。
【００２１】
マイク２により電気信号に変換された騒音は本発明のアナログ電子回路５にアナログ信号として入力される。このアナログ電子回路５は、騒音を１ビットの電気信号に変換し、該１ビットの電気信号をシフトレジスタにより遅延させる回路である。本実施形態では、騒音を１ビットの電気信号に変換する回路として、１次ΔΣ変調器を１ビット量子化器７として用いている。この１ビット量子化器７は、入力されたアナログ信号を１ビットに変換し、出力する。アナログ電子回路５内のシフトレジスタ８は、クロックにより、１ビット量子化された入力信号を１クロックずつ遅延させる。
【００２２】
次に、本発明回路の動作について説明する。騒音のアナログ信号は、１ビット量子化器７に入力され、その後、図３に示すように、１ビット信号に変換され、出力される。１ビット量子化器の出力である１ビット信号は、シフトレジスタ８に入力され、図４に示すように、クロックのタイミングに合わせて、入力信号を遅延させるように動作する。ここでシフトレジスタ８の出力は、騒音と電気信号の時間差に対応させる必要があるが、シフトレジスタを多数設けておけば時間差が判明した時点で最適なタイミングにあるシフトレジスタの出力を取り出すことができる。例えば、図４における出力１、２、３のいずれかを用いることができる。
（その他の実施形態）
第１実施形態では、アナログANC回路の入力を一つとしたが、アナログANC回路の入力を複数とし、１ビット量子化器およびシフトレジスタを複数用いた回路としても構わない。
【産業上の利用の可能性】
【００２３】
本発明を、騒音に対して逆位相の音を発生して消音するアクティブノイズコントロールシステムの電子回路に利用することにより、優れた消音効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００２４】
１      １次元ダクト  
２、４  マイク
３      スピーカ
５      本発明のアナログ回路
６      アナログANC回路
７      １ビット量子化器
８      シフトレジスタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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