(57)【要約】【課題】  複数の方向から伝搬する騒音の直接音または回折音を、効率よく低減する。【解決手段】  １つのスピーカユニットに対して３つのマイクロホン（１８k-1 、１８k 、１８k+1）を配置して各マイクロホンで騒音を検出し、２つのマイクロホン（１８k-1 、１８k+1）から出力された信号を複数回遅延して遅延信号を生成し、残りのマイクロホン（１８k）からの出力信号、及び２つの遅延信号を加算してスピーカユニットのスピーカの各々に入力し、スピーカユニットから３方向（L、Ｃ、R）に制御音を出力して、各方向から伝搬する騒音の直接音または回折音を低減する。【選択図】図４
2006139107.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放音方向が所定方向を向くように配列された複数個のスピーカを備えたスピーカユニットと、
前記スピーカユニットに対応するように配置されると共に、騒音を集音し、集音した騒音に対応する第１の音響信号を出力す第１のマイクロホンと、
前記第１のマイクロホンの配置位置から前記スピーカの配列方向に離れた位置に配置されると共に、騒音を集音し、集音した騒音に対応する第２の音響信号を出力する第２のマイクロホンと、
前記第１の音響信号に基づいて、前記第１のマイクロホンが集音した騒音の直接音または回折音を低減する制御音を放音するための第１の制御信号を出力する第１の制御信号出力手段と、
前記第２の音響信号に基づいて、前記第２のマイクロホンが集音した騒音の直接音または回折音を低減する制御音を放音するための信号であって、各々が予め定められた時間ずつ遅延された複数の第２の制御信号を出力する第２の制御信号出力手段と、
前記第１の制御信号が前記スピーカの各々に同時に入力され、かつ前記スピーカユニットの一端側のスピーカから他端側のスピーカに向かって遅延時間が徐々に長くなるように前記第２の制御信号の各々が前記スピーカの各々に入力されるように制御する制御手段と、
を含む騒音低減装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記第１の信号と第２の制御信号のいずれかとを加算し、加算結果を前記スピーカユニットのスピーカの各々に入力する複数の加算器を含む請求項１記載の騒音低減装置。
【請求項３】
前記第２の制御信号出力手段を、
前記第２の音響信号に基づいて、前記第２のマイクロホンが集音した騒音と逆位相の制御信号を出力する出力手段と、
前記逆位相の制御信号を予め定められた時間ずつ複数回遅延させて複数の第２の制御信号を出力する遅延手段と、
を含んで構成した請求項１または請求項２記載の騒音低減装置。
【請求項４】
放音方向が所定方向を向くように配列された複数個のスピーカを備えたスピーカユニットと、
前記スピーカユニットに対応するように配置されると共に、騒音を集音し、集音した騒音に対応する第１の音響信号を出力す第１のマイクロホンと、
前記第１のマイクロホンの配置位置から前記スピーカの配列方向に離れた位置に配置されると共に、騒音を集音し、集音した騒音に対応する第２の音響信号を出力する第２のマイクロホンと、
前記第１のマイクロホンの配置位置から前記スピーカの配列方向に前記第２マイクロホンに対して逆方向に離れた位置に配置されると共に、騒音を集音し、集音した騒音に対応する第３の音響信号を出力する第３のマイクロホンと、
前記第１の音響信号に基づいて、前記第１のマイクロホンが集音した騒音の直接音または回折音を低減する制御音を放音するための第１の制御信号を出力する第１の制御信号出力手段と、
前記第２の音響信号に基づいて、前記第２のマイクロホンが集音した騒音の直接音または回折音を低減する制御音を放音するための信号であって、各々が予め定められた時間ずつ遅延された複数の第２の制御信号を出力する第２の制御信号出力手段と、
前記第３の音響信号に基づいて、前記第３のマイクロホンが集音した騒音の直接音または回折音を低減する制御音を放音するための信号であって、各々が予め定められた時間ずつ遅延された複数の第３の制御信号を出力する第３の制御信号出力手段と、
前記第１の制御信号が前記スピーカの各々に同時に入力され、前記スピーカユニットの一端側のスピーカから他端側のスピーカに向かって遅延時間が徐々に長くなるように前記第２の制御信号の各々が前記スピーカの各々に入力され、かつ前記スピーカユニットの一端側のスピーカから他端側のスピーカに向かって遅延時間が徐々に短くなるように前記第３の制御信号の各々が前記スピーカの各々に入力されるように制御する制御手段と、
を含む騒音低減装置。
【請求項５】
前記第２の制御信号出力手段を、
前記第２の音響信号に基づいて、前記第２のマイクロホンが集音した騒音と逆位相の制御信号を出力する出力手段と、
前記逆位相の制御信号を予め定められた時間ずつ複数回遅延させて複数の第２の制御信号を出力する遅延手段と、
を含んで構成すると共に、
前記第３の制御信号出力手段を、
前記第３の音響信号に基づいて、前記第３のマイクロホンが集音した騒音と逆位相の制御信号を出力する出力手段と、
前記逆位相の制御信号を予め定められた時間ずつ複数回遅延させて複数の第３の制御信号を出力する遅延手段と、
を含んで構成した請求項４記載の騒音低減装置。
【請求項６】
放音方向が所定方向を向くように配列された複数個のスピーカを備え、かつ隣接して配列された複数のスピーカユニットと、
前記スピーカユニットの各々に対応するように配置されると共に、騒音を集音し、集音した騒音に対応する音響信号を出力する複数のマイクロホンと、
前記スピーカユニットの各々に対応して設けられると共に、該対応したスピーカユニットに対応する第１の対応マイクロホンから出力された音響信号に基づいて、該第１の対応マイクロホンが集音した騒音の直接音または回折音を低減する制御音を放音するための第１の制御信号を出力する第１の制御信号出力手段と、
前記スピーカユニットの各々に対応して設けられると共に、該対応したスピーカユニットに隣接する一方のスピーカユニットに対応する第２の対応マイクロホンから出力された音響信号に基づいて、該第２の対応マイクロホンが集音した騒音の直接音または回折音を低減する制御音を放音するための第２の制御信号を出力する第２の制御信号出力手段と、
前記スピーカユニットの各々に対応して設けられると共に、該対応したスピーカユニットに隣接する他方のスピーカユニットに対応する第３の対応マイクロホンから出力された音響信号に基づいて、該第３の対応マイクロホンが集音した騒音の直接音または回折音を低減する制御音を放音するための第３の制御信号を出力する第３の制御信号出力手段と、
前記スピーカユニットの各々に信号を入力するように設けられると共に、該信号を入力するスピーカユニットのスピーカの各々に前記第１の制御信号が同時に入力され、該信号を入力するスピーカユニットの一端側のスピーカから他端側のスピーカに向かって遅延時間が徐々に長くなるように前記第２の制御信号の各々が該信号を入力するスピーカユニットのスピーカの各々に入力され、かつ該信号を入力するスピーカユニットの一端側のスピーカから他端側のスピーカに向かって遅延時間が徐々に短くなるように前記第３の制御信号の各々が該信号を入力するスピーカユニットのスピーカの各々に入力されるように制御する制御手段と、
を含む騒音低減装置。
【請求項７】
前記制御手段は、前記第１の信号、第２の制御信号のいずれか、及び第３の制御信号のいずれかを加算し、加算結果を前記スピーカユニットのスピーカの各々に入力する複数の加算器を含む請求項４〜請求項６のいずれか１項記載の騒音低減装置。
【請求項８】
前記第２の制御信号出力手段を、
前記第２のマイクロホンから出力された音響信号に基づいて、前記第２のマイクロホンが集音した騒音と逆位相の制御信号を出力する出力手段と、
前記逆位相の制御信号を予め定められた時間ずつ複数回遅延させて複数の第２の制御信号を出力する遅延手段と、
を含んで構成すると共に、
前記第３の制御信号出力手段を、
前記第３のマイクロホンから出力された音響信号に基づいて、前記第３のマイクロホンが集音した騒音と逆位相の制御信号を出力する出力手段と、
前記逆位相の制御信号を予め定められた時間ずつ複数回遅延させて複数の第３の制御信号を出力する遅延手段と、
を含んで構成した請求項４〜請求項７のいずれか１項記載の騒音低減装置。
【請求項９】
前記スピーカユニットを防音壁の上辺の上側、防音壁の上辺側の内側、または防音壁の上辺側の外側に、前記所定方向が騒音の直接音または回折音の伝搬方向を向くように配置した請求項１〜請求項８のいずれか１項記載の騒音低減装置。
【請求項１０】
前記制御信号を外気温に応じて補正した請求項１〜９のいずれか１項記載の騒音低減装置。
【請求項１１】
制御点における前記制御音と騒音の直接音との差信号、または、制御点における前記制御音と騒音の回折音との差信号を検出する検出手段を更に設け、前記制御信号出力手段によって、前記差信号が小さくなるように前記制御信号を補正するようにした請求項１〜請求項１０のいずれか１項記載の騒音低減装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、騒音低減装置に係り、特に、移動体が移動する際に発生した騒音、例えば、車両が高速道路を走行する際に発生した騒音を防音壁の外側で低減する騒音低減装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、遮音壁の上端に遮音壁の上端に沿ってスピーカユニットを配置し、スピーカから逆位相の音波を放射して遮音壁から回折した騒音の回折音を抑制するシステムが知られている。
【０００３】
また、制御音を用いて騒音を制御する際に、複数のスピーカを配列して構成したスピーカユニットからなる線状配列音源を防音壁の上辺に沿って配列し、陽解法により演算したフィルタ係数とマイクロホンで検出した騒音の音響信号とを用いて、騒音の回折音と逆位相の制御音を放音して制御点における騒音を低減する騒音低減装置が知られている。
【０００４】
さらに、連続配置されている防音壁の内部を通過する音源からの防音壁回折音を、線状配列音源を用いて能動制御して低減する実用的な方法として、三菱重工社製ＡＳＥシステムが知られている。ＡＳＥシシテムは制御点を防音壁の頂点に想定した局所制御であり、ＡＳＥシステム単体が独立して機能するため、ＡＳＥシステム単体を連続配置すれば制御エリアを広げることができ、互いの制御音の干渉の問題も生じない。
【０００５】
しかしながら、上記従来の技術では、スピーカを直線状に配列したスピーカユニットからなる線状配列音源等を用い、各スピーカから同時に制御音を放音しているため、スピーカユニットから放音される制御音は、一方向にだけ音圧レベルが強く放音される。このため、高速道路を走行する車両による騒音等のように、騒音源が移動する場合には、騒音を低減する制御点に対して各種の方向から騒音が伝搬するため、効率よく騒音を低減することが困難であった。
【特許文献１】特開平９−５４５９３号公報
【特許文献２】ＷＯ０３／０３０１４７  Ａ１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
解決しようとする問題点は、複数の方向から伝搬される騒音を効率よく低減することができない点である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の発明は、放音方向が所定方向を向くように配列された複数個のスピーカを備えたスピーカユニットと、前記スピーカユニットに対応するように配置されると共に、騒音を集音し、集音した騒音に対応する第１の音響信号を出力する第１のマイクロホンと、前記第１のマイクロホンの配置位置から前記スピーカの配列方向に離れた位置に配置されると共に、騒音を集音し、集音した騒音に対応する第２の音響信号を出力する第２のマイクロホンと、前記第１の音響信号に基づいて、前記第１のマイクロホンが集音した騒音の直接音または回折音を低減する制御音を放音するための第１の制御信号を出力する第１の制御信号出力手段と、前記第２の音響信号に基づいて、前記第２のマイクロホンが集音した騒音の直接音または回折音を低減する制御音を放音するための信号であって、各々が予め定められた時間ずつ遅延された複数の第２の制御信号を出力する第２の制御信号出力手段と、前記第１の制御信号が前記スピーカの各々に同時に入力され、かつ前記スピーカユニットの一端側のスピーカから他端側のスピーカに向かって遅延時間が徐々に長くなるように前記第２の制御信号の各々が前記スピーカの各々に入力されるように制御する制御手段と、を含んで構成されている。
【０００８】
第２の発明は、放音方向が所定方向を向くように配列された複数個のスピーカを備えたスピーカユニットと、前記スピーカユニットに対応するように配置されると共に、騒音を集音し、集音した騒音に対応する第１の音響信号を出力する第１のマイクロホンと、前記第１のマイクロホンの配置位置から前記スピーカの配列方向に離れた位置に配置されると共に、騒音を集音し、集音した騒音に対応する第２の音響信号を出力する第２のマイクロホンと、前記第１のマイクロホンの配置位置から前記スピーカの配列方向に前記第２のマイクロホンに対して逆方向に離れた位置に配置されると共に、騒音を集音し、集音した騒音に対応する第３の音響信号を出力する第３のマイクロホンと、  前記第１の音響信号に基づいて、前記第１のマイクロホンが集音した騒音の直接音または回折音を低減する制御音を放音するための第１の制御信号を出力する第１の制御信号出力手段と、前記第２の音響信号に基づいて、前記第２のマイクロホンが集音した騒音の直接音または回折音を低減する制御音を放音するための信号であって、各々が予め定められた時間ずつ遅延された複数の第２の制御信号を出力する第２の制御信号出力手段と、前記第３の音響信号に基づいて、前記第３のマイクロホンが集音した騒音の直接音または回折音を低減する制御音を放音するための信号であって、各々が予め定められた時間ずつ遅延された複数の第３の制御信号を出力する第３の制御信号出力手段と、前記第１の制御信号が前記スピーカの各々に同時に入力され、前記スピーカユニットの一端側のスピーカから他端側のスピーカに向かって遅延時間が徐々に長くなるように前記第２の制御信号の各々が前記スピーカの各々に入力され、かつ前記スピーカユニットの一端側のスピーカから他端側のスピーカに向かって遅延時間が徐々に短くなるように前記第３の制御信号の各々が前記スピーカの各々に入力されるように制御する制御手段と、を含んで構成されている。
【０００９】
第３の発明は、放音方向が所定方向を向くように配列された複数個のスピーカを備え、かつ隣接して配列された複数のスピーカユニットと、前記スピーカユニットの各々に対応するように配置されると共に、騒音を集音し、集音した騒音に対応する音響信号を出力する複数のマイクロホンと、前記スピーカユニットの各々に対応して設けられると共に、該対応したスピーカユニットに対応する第１の対応マイクロホンから出力された音響信号に基づいて、該第１の対応マイクロホンが集音した騒音の直接音または回折音を低減する制御音を放音するための第１の制御信号を出力する第１の制御信号出力手段と、前記スピーカユニットの各々に対応して設けられると共に、該対応したスピーカユニットに隣接する一方のスピーカユニットに対応する第２の対応マイクロホンから出力された音響信号に基づいて、該第２の対応マイクロホンが集音した騒音の直接音または回折音を低減する制御音を放音するための第２の制御信号を出力する第２の制御信号出力手段と、前記スピーカユニットの各々に対応して設けられると共に、該対応したスピーカユニットに隣接する他方のスピーカユニットに対応する第３の対応マイクロホンから出力された音響信号に基づいて、該第３の対応マイクロホンが集音した騒音の直接音または回折音を低減する制御音を放音するための第３の制御信号を出力する第３の制御信号出力手段と、前記スピーカユニットの各々に信号を入力するように設けられると共に、該信号を入力するスピーカユニットのスピーカの各々に前記第１の制御信号が同時に入力され、該信号を入力するスピーカユニットの一端側のスピーカから他端側のスピーカに向かって遅延時間が徐々に長くなるように前記第２の制御信号の各々が該信号を入力するスピーカユニットのスピーカの各々に入力され、かつ該信号を入力するスピーカユニットの一端側のスピーカから他端側のスピーカに向かって遅延時間が徐々に短くなるように前記第３の制御信号の各々が該信号を入力するスピーカユニットのスピーカの各々に入力されるように制御する制御手段と、を含んで構成されている。
【００１０】
すなわち、本発明は、スピーカユニットの各スピーカから同時に放音される制御音と、各スピーカから予め定められた時間ずつ遅延されて放音される制御音との少なくとも２種類の制御音、すなわち伝搬方向が異なる複数の制御音を放音することを最も主要な特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の騒音低減装置は、スピーカユニットから複数方向に制御音が放音されるため、複数の方向から騒音が伝搬しても、効率よく騒音を低減することができるという利点を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。
【実施例１】
【００１３】
本実施例は、高速道路の防音壁から回折して防音壁の外側に伝搬する騒音の回折音を防音壁の外側に設置する制御音源（２次音源）で低減する場合に本発明を適用したものである。
【００１４】
図１に示すように、高速道路の防音壁１０の上辺には、防音壁１０の上辺に沿って、遮音板１２が水平に連続して取り付けられている。遮音板１２はセンサ・マイクロホンと制御音源（２次音源）との間で発生するハウリングを防止するための一助である。ハウリング防止回路を挿入して、ハウリングの発生を抑制することで、遮音板１２は必ずしも必要ではない。遮音板１２の上面の防音壁より外側の縁近傍には、図２に示すように、複数のスピーカユニット１４1 、１４2 、１４3 、・・・１４k-1 、１４k 、１４k+1 、・・・１４n（ｋ、ｎは自然数でｋ＜ｎ）が取り付けられ、各スピーカユニットが、隣接して連続するように配置されている。各スピーカユニットは、所定間隔隔てて配置してもよく、接触させて配置してもよい。
【００１５】
図３に示すように、各スピーカユニットは、放音方向が同一方向を向くように配列された複数のスピーカ１６1 、１６2 、１６3 、・・・１６mを直線状に配列して構成されている。この複数のスピーカにより線状音源が構成される。本実施例の複数のスピーカ各々から放音される１つの制御音の放音方向（後述する符号Ｃを付した矢印方向）は、防音壁の正面から入射して回折する騒音の回折音の伝搬方向、すなわちスピーカの配列方向と直交する方向で、かつ斜め下向きの方向である（図１参照）。
【００１６】
本実施例の場合、スピーカユニットが直線状に配列されているため、スピーカユニットの上記放音方向はいずれも同一方向である。なお、各スピーカユニットは、防音壁に沿って配列されるため、防音壁が湾曲している場合には、スピーカユニットの上記放音方向は異なることになる。
【００１７】
遮音板１２の下面の防音壁より内側の縁近傍には、図１及び図２に示すように、防音壁の内側で発生して伝搬された騒音を集音し、集音した騒音に対応する音響信号を出力するセンサ・マイクロホンとしての複数のマイクロホン１８1 、１８2 、１８3 、・・・１８k-1 、１８k 、１８k+1 、・・・１８nが、スピーカユニットの各々に対応するように設けられている。各マイクロホンが対応する位置は、スピーカユニットの中心部が好ましい。これらのマイクロホンとしては、超指向性マイクロホンを使用するのが好ましい。
【００１８】
また、複数のスピーカユニットの各々に対応するように、マイクロホンで集音した騒音の防音壁による回折音を低減する制御音をスピーカユニットから放音させるための制御信号を出力する複数の制御回路２０1 、２０2 、２０3 、・・・２０k-1 、２０k 、２０k+1 、・・・２０nが配置されている。これらの制御回路は、ＤＳＰで構成することができる。制御回路各々の入力端には、マイクロホンの各々が接続され、制御回路各々の出力端には、スピーカユニットの各々の各マイクロホンが接続されている。また、制御回路の各々は、図４に示すように信号を入出力するように接続されている。
【００１９】
なお、図１には、ｋ番目のマイクロホン、スピーカユニット、及び制御回路を示した。
【００２０】
次に制御回路の各々について図４を参照して詳細に説明する。制御回路の各々は同一構成であるので、ｋ番目の制御回路２０kについて説明し、他の制御回路の構成の説明は省略する。なお、図４では、制御回路２０kに隣接する制御回路の構成は一部分省略して図示されているが、制御回路２０kと同一の構成である。図に示すように、制御回路２０kには、アナログ信号をデジタル信号に変換する３つのアナログデジタル変換器（Ａ／Ｄ変換器）３０Rk 、３０Ck、３０Lk が設けられている。アナログデジタル変換器３０Ckの入力端には、マイクロホン１８kの出力端が接続されている。
【００２１】
アナログデジタル変換器３０Ckの出力端には、アナログデジタル変換器３０Ckから入力されたデジタル信号と予め定められたフィルタ係数ＷR 、Ｗｃ 、ＷLのいずれかとを用いてデジタルフィルタリング処理を行い、アナログデジタル変換器３０Ckから入力されたデジタル信号に対して逆位相の制御信号を各々出力する逆フィルタ３２R 、３２C 、３２L が接続されている。本実施例では、フィルタ係数ＷR 、ＷC 、ＷLとして、各々値が等しい係数が設定されているが、異なる値を設定するようにしてもよい。
【００２２】
フィルタ係数ＷR 、ＷC 、ＷLは、予め騒音を測定し、測定した騒音に対して逆位相の制御音を放音するための制御信号を生成するフィルタ係数を演算して求めてもよく、制御点にマイクロホンを配置して制御点に騒音の回折音が伝搬されている状態でスピーカの各々から制御音を放音し、制御点に配置したマイクロホンの出力が最小になるように逆フィルタのフィルタ係数を調整し、マイクロホンの出力が最小になったときのフィルタ係数を逆フィルタに設定するようにしてもよい。いずれの方法によってフィルタ係数を設定した場合においても騒音の回折音を低減する制御音を放音するための制御信号が生成される。
【００２３】
逆フィルタ３２ｃの出力端は、スピーカユニットのスピーカの数ｍと同数設けられた３入力１出力の加算器３４1 、３４2 、３４3 、・・・３４mの入力端に接続されている。この加算器の各々は、入力された３つの信号を加算して出力する。
【００２４】
加算器３４1 、３４2 、３４3 、・・・３４mの各々の出力端は、デジタル信号をアナログ信号に変換するデジタルアナログ変換器（Ｄ／Ａ変換器）３６1 、３６2 、３６3 、・・・３６m 、及び入力された信号を増幅するアンプ３８1 、３８2 、３８3 、・・・３８mを介してスピーカユニット１４kのスピーカ１６1 、１６2 、１６3 、・・・１６mの各々に接続されている。
【００２５】
逆フィルタ３２Lの出力端は、デジタルアナログ変換器４６kを介して、スピーカユニット１４kに隣接する一方のスピーカユニット１４k-1 からＬ方向に制御音を放出するように、スピーカユニット１４k-1に対応する制御回路２０k-1 のアナログデジタル変換器（Ａ／Ｄ変換器）３０L(k-1) を介して、Ｌ方向に制御音を放出するために必要となる遅延時間Δ1 、Δ2 、Δ3 、・・・Δm遅延させる遅延回路を経て制御回路２０k-1 の加算器３４1 、３４2 、３４3 、・・・３４mの各々に接続されている。
【００２６】
また、逆フィルタ３２Rの出力端は、デジタルアナログ変換器４４kを介して、スピーカユニット１４kに隣接する他方のスピーカユニット１４k+1からＲ方向に制御音を放出するように、スピーカユニット１４k+1に対応する制御回路２０k+1のアナログデジタル変換器（Ａ／Ｄ変換器）３０R(k+1)を介して、Ｒ方向に制御音を放出するために必要となる遅延時間Δ1 、Δ2 、Δ3 、・・・Δm遅延させる遅延回路を経て制御回路２０k+1 の加算器３４1 、３４2 、３４3 、・・・３４mの各々に接続されている。
【００２７】
なお、各制御回路のデジタルアナログ変換器４４k、４６k及びアナログデジタル変換器（Ａ／Ｄ変換器）３０Lk、３０Rkは、制御回路２０k-1、制御回路２０k、制御回路２０k+1等の連続して配置する制御回路のデジタル信号処理の動作を、同一のマスター・クロックで動作させる場合は、不要である。この場合各制御回路は、デジタルアナログ変換器及びアナログデジタル変換器を介さずに直接接続される。
【００２８】
従って、図４は、制御回路２０k-1、制御回路２０k、制御回路２０k+1等の連続して配置した制御回路の全てが、それぞれ独立したマスター・クロックを持っている場合の例である。
【００２９】
アナログデジタル変換器３０Rkの出力端は、スピーカユニットのスピーカの数ｍと同数設けられ、かつ入力された信号を各々Δ1 、Δ2 、Δ3 、・・・Δm時間ずつ遅延させて出力する遅延素子４０1 、４０2 、４０3 、・・・４０mを備えた遅延回路の遅延素子の各々に接続されている。遅延素子の遅延時間Δ1 、Δ2 、Δ3 、・・・Δmは、例えば、０、τ、２τ、・・・（ｍ−１）τに設定することができる。
【００３０】
アナログデジタル変換器３０Lkの出力端は、スピーカユニットのスピーカの数ｍと同数設けられ、かつ入力された信号を各々Δ1 、Δ2 、Δ3 、・・・Δm時間ずつ遅延させる遅延素子４２1 、４２2 、４２3 、・・・４２mを備えた遅延回路の遅延素子の各々に接続されている。遅延素子の遅延時間Δ1 、Δ2 、Δ3 、・・・Δmは、上記の遅延回路の遅延素子の遅延時間と同様の遅延時間、例えば、０、τ、２τ、・・・（ｍ−１）τが設定されている。
【００３１】
遅延素子４０1 、４０2 、４０3 、・・・４０mの各々は、加算器３４1 、３４2 、３４3 、・・・３４mの各々の入力端に接続されている。これにより、加算回路、デジタルアナログ変換器、及びアンプを介して、スピーカユニットの一端側のスピーカから他端側のスピーカに向かって最小遅延時間の信号から最大遅延時間の信号まで遅延時間が徐々に長くなるように各スピーカに遅延制御信号が順に入力される。
【００３２】
また、遅延素子４２1 、４２2 、４２3 、・・・４２mの各々は、遅延素子４０1 、４０2 、４０3 、・・・４０mと加算器との接続とは逆に、加算器３４m 、３４m-1 、３４m-2 、・・・３４1の各々の入力端に接続されている。すなわち、遅延素子４２1 、４２2 、４２3 、・・・４２mの各々は、遅延素子４０1 、４０2 、４０3 、・・・４０mから出力された最小遅延時間の遅延制御信号が入力された加算器に最大遅延時間の制御信号が入力され、かつ遅延素子４０1 、４０2 、４０3 、・・・４０mから出力された最大遅延時間の遅延制御信号が入力された加算器に最小遅延時間の制御信号が入力されるように接続されている。
【００３３】
これにより、加算回路、デジタルアナログ変換器、及びアンプを介して、スピーカユニットの一端側のスピーカから他端側のスピーカに向かって最大遅延時間の信号から最小遅延時間の信号まで遅延時間が徐々に短くなるように各スピーカに遅延制御信号が順に入力される。
【００３４】
各制御回路が上記のように構成されている結果、図３に示すように、１つのマイクロホン１８kから出力された音響信号は、制御回路２０kを介して、スピーカユニット１４kに入力されると共に、制御回路２０k、及びスピーカユニット１４kに隣接する一方のスピーカユニット１４k-1に対応する制御回路２０k-1を介してスピーカユニット１４k-1に入力され、また制御回路２０k、及びスピーカユニット１４kに隣接する他方のスピーカユニット１４k+1に対応する制御回路２０k+1を介してスピーカユニット１４k+1に入力される。
【００３５】
次に本実施例の動作について説明する。図５に示すように、騒音を低減する制御点をＰとすると、高速道路を走行する車両によって放音された騒音は、一部分は防音壁によって遮断されるが、他の一部分は防音壁の上辺側で回折され、騒音の回折音が正面及び左右の各方向から制御点Ｐに伝搬される
高速道路を走行する車両によって発生した騒音は、マイクロホンの各々によって集音され、マイクロホンの各々から集音した騒音に対応する音響信号が出力され、マイクロホンに接続されたアナログデジタル変換器の各々によりデジタル信号に変換され、逆フィルタの各々に入力される。逆フィルタの各々では、入力されたデジタル信号と予め設定されたフィルタ係数とを用いたデジタルフィルタリング処理により、アナログデジタル変換器から入力されたデジタル信号に対して逆位相となる制御信号が生成されて出力される。
【００３６】
次に、図４における各制御回路の動作を制御回路２０kを代表して説明する。制御回路２０kでは、逆フィルタ３２Cから出力された制御信号が、加算器３４1 、３４2 、３４3 、・・・３４mの各々に同時に入力され、デジタルアナログ変換器３６1 、３６2 、３６3 、・・・３６mの各々でアナログ信号に変換され、アンプ３８1 、３８2 、３８3 、・・・３８mの各々を介してスピーカユニット１４kのスピーカの各々に同時に入力される。これにより、スピーカユニットからスピーカユニットのスピーカの配列方向と直交する方向でかつ斜め下向き方向（符号Ｃを付した矢印方向）に制御音が放音され、符号Ｃを付した矢印方向に伝搬する騒音の回折音が制御点において低減される。なお、このときの制御音の合成波面は、スピーカユニットのスピーカの配列方向と平行になる。
【００３７】
また、制御回路２０k-1の逆フィルタ３２Rから出力された制御信号が、デジタルアナログ変換器４４k-1 、及び制御回路２０kのアナログデジタル変換器３０Rkを介して遅延回路に入力され、遅延回路の各遅延素子により遅延時間Δ1 、Δ2 、Δ3 、・・・Δmずつ遅延されて、加算器３４1 、３４2 、３４3 、・・・３４mの各々に入力される。このとき、遅延された制御信号（遅延制御信号）の各々は、遅延時間が短い順に加算器３４1 、３４2 、３４3 、・・・３４mの各々に入力される。加算器３４1 、３４2 、３４3 、・・・３４mから出力された遅延制御信号は、デジタルアナログ変換器３６1 、３６2 、３６3 、・・・３６mの各々でアナログ信号に変換され、アンプ３８1 、３８2 、３８3 、・・・３８mの各々を介してスピーカユニット１４kのスピーカの各々に入力される。これにより、スピーカユニットの各スピーカには、スピーカユニットの一端のスピーカから他端のスピーカに向かって、遅延時間が徐々に長くなるように遅延制御信号の各々が順に入力される。これにより、各スピーカから放音された制御音が合成されて、スピーカユニットのスピーカの配列方向に対して以下の式で表される角度θ傾斜した方向に合成波面が形成され、制御音が符号Ｒを付した矢印方向に放音される。これにより、角度θ傾斜した仮想音源Ａ（図３参照）から制御音が放音されたのと等価になるため、符号Ｒを付した矢印方向に伝搬する騒音の回折音が制御点において低減される。
【００３８】
θ＝ｓｉｎ-1[（Δm−Δ1）ｃ／Ｄ]                ・・・（１）
ただし、ｃは制御音の音速、Ｄはスピーカユニットのスピーカ配列方向の長さであり、θはスピーカ配列方向を基準にして右回りに正とする。
【００３９】
また、制御回路２０k+1の逆フィルタ３２Lから出力された制御信号が、デジタルアナログ変換器４６k+1 、及び制御回路２０kのアナログデジタル変換器３０Lkを介して遅延回路に入力され、遅延回路の各遅延素子により遅延時間Δ1 、Δ2 、Δ3 、・・・Δmずつ遅延されて、加算器３４1 、３４2 、３４3 、・・・３４mの各々に入力される。このとき、遅延制御信号の各々は、上記とは逆に、遅延時間が長い順に加算器３４1 、３４2 、３４3 、・・・３４mの各々に入力される。加算器３４1 、３４2 、３４3 、・・・３４mから出力された遅延制御信号は、デジタルアナログ変換器３６1 、３６2 、３６3 、・・・３６mの各々でアナログ信号に変換され、アンプ３８1 、３８2 、３８3 、・・・３８mの各々を介してスピーカユニット１４kのスピーカの各々に入力される。これにより、スピーカユニットの各スピーカには、スピーカユニットの一端のスピーカから他端のスピーカに向かって、遅延時間が徐々に短くなる遅延制御信号が順に入力される。これにより、各スピーカから放音された制御音が合成されて、スピーカユニットのスピーカの配列方向に対して角度（π−θ）傾斜した方向に合成波面が形成され、制御音が符号Ｌを付した矢印方向に放音される。これにより、角度（π−θ）傾斜した仮想音源Ｂ（図３参照）から制御音が放音されたのと等価になるため、符号Ｌを付した矢印方向に伝搬する騒音の回折音が制御点において低減される。
【００４０】
図３においてマイクロホン１８kからスピーカユニット１４kまでの距離をｄ１、スピーカユニット１４k+1で形成される仮想音源Ａ、及びスピーカユニット１４k-1で形成される仮想音源Ｂまでの距離をｄ２とし、制御回路の処理時間を各々Ｔ（仮想音源を形成するのにアナログデジタル変換器とデジタルアナログ変換器を余分に通過するが処理時間は略等しいとする）と、ｄ１＜ｄ２であるので、以下の式を満足するように制御回路の処理時間を定めるのが好ましい。
【００４１】
ｄ1／ｃ＞Ｔ                ・・・（２）
以上説明したように、各スピーカユニットの各々から符号Ｒを付した矢印方向、符号Ｃを付した矢印方向、及び符号Ｌを付した矢印方向に制御音が放音されるため、制御点に対して正面及び左右の方向から伝搬する騒音の回折音が低減される。
【００４２】
次に、本実施例の騒音を低減することができる制御区間の長さについて説明する。図５に示すように、高速道路を矢印方向に走行する車両によってＡ点〜Ｄ点から発生し、かつ車両の走行と共に移動する騒音は、防音壁で回折されて制御点に対して正面及び左右の各方向から制御点Ｐに伝搬される。このため、制御点に最も近いＣ点からの騒音レベルが最も高く、制御点から遠いＡ点及びＤ点からの騒音レベルが最も低くなる。制御点Ｐに対して所定音圧レベル（例えば、７０ｄＢ）以上の騒音レベル、すなわちＡ点〜Ｄ点から発生する騒音レベルの全てを低減する場合を考えると、所定音圧レベル以上の騒音レベルが継続する時間は、制御点における騒音の音圧レベルの時間経過の例を示す図６からT［秒］になるため、車両の走行速度をＶ［ｋｍ／ｈ］とすると、制御点Ｐに対する騒音を低減することができる制御区間の長さＬ［ｍ］は以下のようになる。
【００４３】
Ｌ＝Ｖ・T／（１０００・６０・６０）                ・・・（３）
【実施例２】
【００４４】
次に本発明の第２の実施例を図７を参照して説明する。本実施例は、外気温を検出する外気温センサ５０を配置すると共に、各制御回路に係数補正器５２を設け、係数補正器５２において外気温に応じてフィルタ係数の各々を補正するようにしたものである。係数補正器５２の各々には、外気温に応じてフィルタ係数を補正する補正係数が予め記憶されており、係数補正器５２は、検出された外気温に応じた補正係数を読み出し、逆フィルタのフィルタ係数を補正する。
【００４５】
これによって、外気温によって音速が変化した場合においても、効率良く騒音の回折音を低減することができる。
【００４６】
外気温センサは、制御回路の各々に対応して設けても良く、複数の制御回路を１つのグループとして各グループ毎に配置してもよく、１つの騒音低減装置に対して１つ設けるようにしてもよい。
【実施例３】
【００４７】
第３の実施例は、図８に示すように、逆フィルタ３２R 、３２C 、３２Lとして適応型フィルタを用い、制御点Ｐにおける制御音と騒音の回折音との差信号を検出するマイクロホン５４を配置し、係数補正器５６によって差信号が小さくなるように適応型フィルタのフィルタ係数を補正するものである。
【００４８】
これにより、環境が変化した場合においても制御音と騒音の回折音との差信号が小さくなるように制御することができるので、効率良く騒音の回折音を低減することができる。
【００４９】
上記各実施例では、騒音の回折音を低減する場合について説明したが、本発明は騒音が回折されないで制御点に直接伝搬する直接音を低減する場合にも適用することができる。この場合には、騒音の直接音が伝搬する方向、または騒音の直接音と交差する方向に制御音を放音する。また、上記では、制御音を３方向に放音する場合について説明したが、制御音を２方向に放音するようにしてもよく、スピーカユニットを複数個設ける場合について説明したが、騒音を低減する領域が狭い場合には、１つのスピーカユニットと複数のマイクロホンとを設けるようにしてもよい。
【００５０】
次に、スピーカユニット及びマイクロホンの取り付け位置の変形例について説明する。上記では、防音壁の上辺に水平に取り付けた遮音板の上面の外側の縁近傍にスピーカユニットを取り付け、マイクロホンを遮音板の下面に取り付けた例について説明したが、スピーカユニット及びマイクロホンは、以下で説明するように取り付けるようにしてもよい。なお、以下では１つのスピーカユニット及びこのスピーカユニットに対応するマイクロホンについて説明するが、他のスピーカユニット及びマイクロホンについても同様であるので、説明を省略する。
【００５１】
図９（１）の変形例は、遮音板１２を防音壁１０の上辺側の内側壁面に水平に取り付け、スピーカユニット１４kを遮音板１２の上面の略中央部に取り付けると共に、マイクロホン１８kをスピーカユニットの下側で防音壁から防音壁の内側に離れた位置に配置したものである。この変形例の場合、制御音は斜め上方に放音されるため、騒音の直接音を低減する場合に好適である。
【００５２】
図９（２）の変形例は、遮音板１２の一端側を防音壁１０の上辺に固定して遮音板１２を防音壁の内側に張り出すように水平に取り付け、スピーカユニット１４kを遮音板１２の上面の防音壁１０への固定側と反対の縁側に取り付けると共に、マイクロホン１８kをスピーカユニットの下側で防音壁から防音壁の内側に離れた位置に配置したものである。
【００５３】
図９（３）の変形例は、遮音板１２の一端側を防音壁１０の上辺に固定して遮音板１２を防音壁の外側に張り出すように水平に取り付け、スピーカユニット１４kを遮音板１２の上面の防音壁１０への固定側と反対の縁側に取り付けると共に、マイクロホン１８kを防音壁の下側内壁面に配置したものである。
【００５４】
図９（４）の変形例は、図９（３）の変形例と同様に遮音板１２を取り付け、スピーカユニット１４kを遮音板１２の下面の防音壁１０への固定側と反対の縁側に取り付けると共に、マイクロホン１８kを防音壁の上側内壁面から離れた位置にに配置したものである。
【００５５】
図９（５）の変形例は、遮音板を用いることなくスピーカユニット１４kを防音壁の上辺に沿って取り付けると共に、マイクロホン１８kを防音壁の下側内壁面に配置したものである。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
上記で説明した高速道路の騒音の低減の他、鉄道等の移動体が移動するときに発生する騒音の低減、または静止している騒音源から発生する騒音の低減を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】騒音低減装置を防音壁に取り付けた状態を示す側面図である。（実施例１）
【図２】騒音低減装置を防音壁に取り付けた状態を示す平面図である。（実施例１）
【図３】１つのマイクロホンより出力された信号から生成された制御信号が入力されるスピーカユニットを示す説明図である。（実施例１）
【図４】制御回路の詳細を示す回路図である。（実施例１）
【図５】制御点に伝搬する騒音の回折音の経路を示す説明図である。
【図６】制御点における騒音の音圧レベルの時間経過を示す説明図である。
【図７】騒音低減装置のフィルタ部分を示すブロック図である。（実施例２）
【図８】騒音低減装置のフィルタ部分を示すブロック図である。（実施例３）
【図９】（１）〜（５）は、スピーカユニット及びマイクロホンの配置位置を示す変形例である。
【符号の説明】
【００５８】
１０  防音壁
１２  遮音板
１４1 、１４2 、１４3 、・・・１４n  スピーカユニット
１６1 、１６2 、１６3 、・・・１６m  スピーカ
１８1 、１８2 、１８3 、・・・１８n  マイクロホン
２０1 、２０2 、２０3 、・・・２０n   制御回路
３２R 、３２ｃ 、３２L     逆フィルタ
３４1 、３４2 、３４3 、・・・３４m    加算器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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