(57)【要約】【解決課題】騒音源から拡散する騒音を広い範囲で低減することができるようにする。【解決手段】騒音源が移動した場合には、信号処理部によって、センサーマイク及びスピーカ近接マイクの音波情報に基づいて、騒音源の位置を特定し、騒音源の位置に最も近いスピーカ１２を中心スピーカとし、特定された騒音源の位置を中心とする円弧上に配列された仮想音源から制御音を放音するように、中心スピーカを基準として、スピーカ１２から騒音源までの距離に応じて、遅延時間を各スピーカ１２について算出して、各遅延回路に設定される遅延時間を算出された補正時間に補正する。これにより、騒音の逆相波である全周波数帯域の音波が、制御音としてスピーカユニットの各スピーカ１２から制御点に向けて放音され、制御点を含む広い範囲で、騒音源からの騒音が打ち消される。【選択図】図５
2008156947.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
低減対象となる騒音の周波数帯域における最大周波数に対応する波長の１／２に相当する長さ以下の間隔で配列された複数のスピーカを備えたスピーカユニットと、
騒音源からの騒音を集音し、集音した騒音に対応する音響信号を出力するマイクロホンと、
前記音響信号に基づいて、前記スピーカユニットから前記騒音源と反対側における騒音を低減するための低減信号を生成する生成手段と、
前記スピーカから放音された制御音の波面の包絡面が前記騒音の波面に相当するように、前記低減信号を、前記騒音源と遅延させた低減信号に基づいた制御音を放音する前記複数のスピーカとの距離の各々に応じた時間だけ各々遅延させる処理を行う処理手段と、
前記処理手段で処理された信号を前記複数のスピーカの各々に入力する入力手段と、
前記騒音源の位置を検出する位置検出手段と、
前記騒音源の位置が移動したときに、前記位置検出手段によって検出された騒音源の位置に基づいて、前記スピーカから放音された制御音の波面の包絡面が前記騒音の波面に相当するように、前記処理手段によって遅延される時間を補正する補正手段と、
を含む騒音低減装置。
【請求項２】
前記複数のスピーカの配列方向に沿って移動可能であって、かつ、前記複数のスピーカの各々に対する所定位置において、前記騒音源からの騒音を集音し、集音した騒音に対応する音響信号を出力する第２のマイクロホンを更に含み、
前記位置検出手段は、前記マイクロホンによって出力された音響信号及び前記第２のマイクロホンによって出力された音響信号に基づいて、前記騒音源の位置を検出する請求項１記載の騒音低減装置。
【請求項３】
前記複数のスピーカの各々に対応して、対応するスピーカに対する所定位置に設置され、かつ、前記騒音源からの騒音を集音し、集音した騒音に対応する音響信号を出力する複数の第２のマイクロホンを更に含み、
前記位置検出手段は、前記マイクロホンによって出力された音響信号及び前記複数の第２のマイクロホンによって出力された音響信号に基づいて、前記騒音源の位置を検出する請求項１記載の騒音低減装置。
【請求項４】
低減対象となる騒音の周波数帯域における最大周波数に対応する波長の１／２に相当する長さ以下の間隔で配列された複数のスピーカを備えたスピーカユニットと、
騒音源の振動を検出し、検出した振動に対応する振動信号を出力する振動検出手段と、
前記振動信号に基づいて、前記スピーカユニットから前記騒音源と反対側における騒音を低減するための低減信号を生成する生成手段と、
前記スピーカから放音された制御音の波面の包絡面が前記騒音の波面に相当するように、前記低減信号を、前記騒音源と遅延させた低減信号に基づいた制御音を放音する前記複数のスピーカとの距離の各々に応じた時間だけ各々遅延させる処理を行う処理手段と、
前記処理手段で処理された信号を前記複数のスピーカの各々に入力する入力手段と、
前記騒音源の位置を検出する位置検出手段と、
前記騒音源の位置が移動したときに、前記位置検出手段によって検出された騒音源の位置に基づいて、前記スピーカから放音された制御音の波面の包絡面が前記騒音の波面に相当するように、前記処理手段によって遅延される時間を補正する補正手段と、
を含む騒音低減装置。
【請求項５】
前記複数のスピーカの配列方向に沿って移動可能であって、かつ、前記複数のスピーカの各々に対する所定位置において、前記騒音源からの騒音を集音し、集音した騒音に対応する音響信号を出力するマイクロホンを更に含み、
前記位置検出手段は、前記振動検出手段によって出力された振動信号及び前記マイクロホンによって出力された音響信号に基づいて、前記騒音源の位置を検出する請求項４記載の騒音低減装置。
【請求項６】
前記複数のスピーカの各々に対応して、対応するスピーカに対する所定位置に設置され、かつ、前記騒音源からの騒音を集音し、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を更に含み、
前記位置検出手段は、前記振動検出手段によって出力された振動信号及び前記複数のマイクロホンによって出力された音響信号に基づいて、前記騒音源の位置を検出する請求項４記載の騒音低減装置。
【請求項７】
前記位置検出手段は、前記騒音源を撮像する撮像手段を備え、前記撮影手段によって撮像された画像に基づいて、前記騒音源の位置を検出する請求項１又は４記載の騒音低減装置。
【請求項８】
前記位置検出手段は、前記騒音源に対する所定位置を測位するＧＰＳを備え、前記ＧＰＳによって測位された前記所定位置に基づいて、前記騒音源の位置を検出する請求項１又は４記載の騒音低減装置。
【請求項９】
前記低減対象となる騒音の周波数帯域が変化したときに、前記複数のスピーカの間隔が、前記周波数帯域における最大周波数に対応する波長の１／２に相当する長さ以下の間隔となるように、前記複数のスピーカの位置を移動させる移動手段を更に含む請求項１〜請求項８記載の騒音低減装置。
【請求項１０】
前記スピーカユニットの複数のスピーカを、壁上に設けた請求項１〜請求項９の何れか１項記載の騒音低減装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、騒音低減装置に係り、特に、能動制御により騒音を低減する能動制御型の騒音低減装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、道路交通騒音、鉄道騒音について環境基準が定められており、基準を満たさない道路建設や、基準を満たさない高速車両の運行は認められない。
【０００３】
このような背景から防音壁開発が盛んに行われると共に、防音壁からの回折音を能動制御により低減するアクティブ・ノイズ・コントロール（ＡＮＣ：Ａｃｔｉｖｅ  Ｎｏｉｓｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）の技術開発が行われている。
【０００４】
ＡＮＣ技術として、点音源を直線状に複数配置して有限長の制御音源を構成し、この制御音源から正面及び斜め方向に制御音を放射して、制御音源の長さ方向の幅の範囲において騒音を低減する騒音低減装置が知られている（特許文献１）。
【特許文献１】特開２００６−１３８１３０
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記の特許文献１に記載の技術では、騒音を低減できる範囲が制御音源の長さ方向の幅の範囲に限られてしまうため、騒音源から円状に拡散する騒音を広い範囲で低減することができない、という問題がある。また、騒音源の位置が移動した場合には、対応することができない、という問題がある
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、騒音源の位置が移動しても、また、騒音源が複数あっても、騒音源から拡散する騒音を広い範囲で低減することができる騒音低減装置を提示することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するために第１の発明に係る騒音低減装置は、低減対象となる騒音の周波数帯域における最大周波数に対応する波長の１／２に相当する長さ以下の間隔で配列された複数のスピーカを備えたスピーカユニットと、騒音源からの騒音を集音し、集音した騒音に対応する音響信号を出力するマイクロホンと、前記音響信号に基づいて、前記スピーカユニットから前記騒音源と反対側における騒音を低減するための低減信号を生成する生成手段と、前記スピーカから放音された制御音の波面の包絡面が前記騒音の波面に相当するように、前記低減信号を、前記騒音源と遅延させた低減信号に基づいた制御音を放音する前記複数のスピーカとの距離の各々に応じた時間だけ各々遅延させる処理を行う処理手段と、前記処理手段で処理された信号を前記複数のスピーカの各々に入力する入力手段と、前記騒音源の位置を検出する位置検出手段と、前記騒音源の位置が移動したときに、前記位置検出手段によって検出された騒音源の位置に基づいて、前記スピーカから放音された制御音の波面の包絡面が前記騒音の波面に相当するように、前記処理手段によって遅延される時間を補正する補正手段とを含んで構成されている。
【０００７】
第１の発明に係る騒音低減装置によれば、マイクロホンによって、騒音源からの騒音を集音し、集音した騒音に対応する音響信号を出力し、生成手段によって、音響信号に基づいて、スピーカユニットから騒音源と反対側における騒音を低減するための低減信号を生成する。
【０００８】
そして、処理手段によって、スピーカから放音された制御音の波面の包絡面が騒音の波面に相当するように、低減信号を、騒音源と遅延させた低減信号に基づいた制御音を放音する複数のスピーカとの距離の各々に応じた時間だけ各々遅延させる処理を行う。
【０００９】
ここで、騒音源の位置が移動したときに、位置検出手段によって、騒音源の位置を検出し、補正手段によって、位置検出手段によって検出された騒音源の位置に基づいて、スピーカから放音された制御音の波面の包絡面が騒音の波面に相当するように、処理手段によって遅延される時間を補正する。
【００１０】
そして、入力手段によって、処理手段で処理された信号を複数のスピーカの各々に入力し、スピーカユニットの複数のスピーカによって、制御音を放音する。このとき、放音された各制御音が合成された音波の波面の包絡面が、騒音の波面に相当するため、制御音によって騒音が低減される。
【００１１】
このように、騒音源の位置に基づいて、低減信号に基づいて複数のスピーカから放音された制御音の波面の包絡面が騒音の波面に相当するように遅延時間を補正して、各スピーカに入力する低減信号を遅延させて、制御音を各スピーカから放音させることにより、騒音源の位置が移動しても、騒音源から拡散する騒音を広い範囲で低減することができる。
【００１２】
第１の発明に係る騒音低減装置は、複数のスピーカの配列方向に沿って移動可能であって、かつ、複数のスピーカの各々に対する所定位置において、騒音源からの騒音を集音し、集音した騒音に対応する音響信号を出力する第２のマイクロホンを更に含み、位置検出手段は、マイクロホンによって出力された音響信号及び第２のマイクロホンによって出力された音響信号に基づいて、騒音源の位置を検出することができる。これにより、騒音源からの騒音に対応する音響信号に基づいて、騒音源の位置を検出することができる。
【００１３】
第１の発明に係る騒音低減装置は、複数のスピーカの各々に対応して、対応するスピーカに対する所定位置に設置され、かつ、騒音源からの騒音を集音し、集音した騒音に対応する音響信号を出力する複数の第２のマイクロホンを更に含み、位置検出手段は、マイクロホンによって出力された音響信号及び複数の第２のマイクロホンによって出力された音響信号に基づいて、騒音源の位置を検出することができる。これにより、騒音源からの騒音に対応する音響信号に基づいて、騒音源の位置を検出することができる。
【００１４】
第２の発明に係る騒音低減装置は、低減対象となる騒音の周波数帯域における最大周波数に対応する波長の１／２に相当する長さ以下の間隔で配列された複数のスピーカを備えたスピーカユニットと、騒音源の振動を検出し、検出した振動に対応する振動信号を出力する振動検出手段と、前記振動信号に基づいて、前記スピーカユニットから前記騒音源と反対側における騒音を低減するための低減信号を生成する生成手段と、前記スピーカから放音された制御音の波面の包絡面が前記騒音の波面に相当するように、前記低減信号を、前記騒音源と遅延させた低減信号に基づいた制御音を放音する前記複数のスピーカとの距離の各々に応じた時間だけ各々遅延させる処理を行う処理手段と、前記処理手段で処理された信号を前記複数のスピーカの各々に入力する入力手段と、前記騒音源の位置を検出する位置検出手段と、前記騒音源の位置が移動したときに、前記位置検出手段によって検出された騒音源の位置に基づいて、前記スピーカから放音された制御音の波面の包絡面が前記騒音の波面に相当するように、前記処理手段によって遅延される時間を補正する補正手段とを含んで構成されている。
【００１５】
第２の発明に係る騒音低減装置によれば、振動検出手段によって、騒音源の振動を検出し、検出した振動に対応する振動信号を出力し、生成手段によって、振動信号に基づいて、スピーカユニットから騒音源と反対側における騒音を低減するための低減信号を生成する。
【００１６】
そして、処理手段によって、スピーカから放音された制御音の波面の包絡面が騒音の波面に相当するように、低減信号を、騒音源と遅延させた低減信号に基づいた制御音を放音する複数のスピーカとの距離の各々に応じた時間だけ各々遅延させる処理を行う。
【００１７】
ここで、騒音源の位置が移動したときに、位置検出手段によって、騒音源の位置を検出し、補正手段によって、位置検出手段によって検出された騒音源の位置に基づいて、スピーカから放音された制御音の波面の包絡面が騒音の波面に相当するように、処理手段によって遅延される時間を補正する。
【００１８】
そして、入力手段によって、処理手段で処理された信号を複数のスピーカの各々に入力し、スピーカユニットの複数のスピーカによって、制御音を放音する。このとき、放音された各制御音が合成された音波の波面の包絡面が、騒音の波面に相当するため、制御音によって騒音が低減される。
【００１９】
このように、騒音源の位置に基づいて、低減信号に基づいて複数のスピーカから放音された制御音の波面の包絡面が騒音の波面に相当するように遅延時間を補正して、各スピーカに入力する低減信号を遅延させて、制御音を各スピーカから放音させることにより、騒音源の位置が移動しても、騒音源から拡散する騒音を広い範囲で低減することができる。
【００２０】
第２の発明に係る騒音低減装置は、複数のスピーカの配列方向に沿って移動可能であって、かつ、複数のスピーカの各々に対する所定位置において、騒音源からの騒音を集音し、集音した騒音に対応する音響信号を出力するマイクロホンを更に含み、位置検出手段は、振動検出手段によって出力された振動信号及びマイクロホンによって出力された音響信号に基づいて、騒音源の位置を検出することができる。これにより、騒音源の振動に対応する振動信号及び騒音源からの騒音に対応する音響信号に基づいて、騒音源の位置を検出することができる。
【００２１】
第２の発明に係る騒音低減装置は、複数のスピーカの各々に対応して、対応するスピーカに対する所定位置に設置され、かつ、騒音源からの騒音を集音し、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を更に含み、位置検出手段は、振動検出手段によって出力された振動信号及び複数のマイクロホンによって出力された音響信号に基づいて、騒音源の位置を検出することができる。これにより、騒音源の振動に対応する振動信号及び騒音源からの騒音に対応する音響信号に基づいて、騒音源の位置を検出することができる。
【００２２】
第１の発明及び第２の発明に係る位置検出手段は、騒音源を撮像する撮像手段を備え、撮影手段によって撮像された画像に基づいて、騒音源の位置を検出することができる。
【００２３】
第１の発明及び第２の発明に係る位置検出手段は、騒音源に対する所定位置を測位するＧＰＳを備え、ＧＰＳによって測位された所定位置に基づいて、騒音源の位置を検出することができる。
【００２４】
また、第１の発明及び第２の発明に係る騒音低減装置は、低減対象となる騒音の周波数帯域が変化したときに、複数のスピーカの間隔が、周波数帯域における最大周波数に対応する波長の１／２に相当する長さ以下の間隔となるように、複数のスピーカの位置を移動させる移動手段を更に含むことができる。これにより、騒音の周波数帯域が変化しても、騒音源から拡散する騒音を広い範囲で低減することができる。
【００２５】
また、上記のスピーカユニットの複数のスピーカを、壁上に設けることができる。
【発明の効果】
【００２６】
以上説明したように、本発明の騒音低減装置によれば、騒音源の位置に基づいて、低減信号に基づいて複数のスピーカから放音された制御音の波面の包絡面が騒音の波面に相当するように遅延時間を補正して、各スピーカに入力する低減信号を遅延させて、制御音を各スピーカから放音させることにより、騒音源の位置が移動しても、騒音源から拡散する騒音を広い範囲で低減することができる、という効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、図面を参照して、本発明の好適な実施の形態について説明する。なお、本実施の形態では、防音壁がない自由音場における騒音低減システムに本発明を適用した場合について説明する。
【００２８】
図１に示すように、第１の実施の形態に係る騒音低減システム１０は、複数のスピーカ１２が１列に配列されたスピーカユニット１４と、スピーカ１２から放音される制御音を制御するための制御ブロック１６と、制御ブロック１６から出力された信号を増幅して各スピーカ１２に入力する複数のパワーアンプ３６と、騒音源の近傍に設置され、かつ、騒音源からの騒音を集音し、集音した騒音に対応する音響信号を出力するセンサーマイク１８と、音響信号を増幅するマイクアンプ２０と、マイクアンプ２０から出力される信号に対して、逆フィルタリングをかけて低減信号を生成して制御ブロック１６に出力する生成手段としての逆フィルタＤＳＰ２２と、制御点に設置され、かつ、逆フィルタＤＳＰ２２にフィードバックするためのエラーマイク２４と、各スピーカ１２に近接して設けられたスピーカ近接マイク３８と、所定の信号処理を行う補正手段としての信号処理部４０とを備えている。なお、制御点については、騒音源からの音波が球面波伝播しているため、スピーカユニット１４から騒音源と反対側であれば、どこでもよい。なお、パワーアンプ３６は、本発明の入力手段に相当する。
【００２９】
スピーカユニット１４では、複数のスピーカ１２が直線状に配列されており、スピーカ１２は、制御ブロック１６によって低減対象となる騒音の周波数帯域の最大周波数以下の周波数帯域の音を放音するように制御される。
【００３０】
また、複数のスピーカ１２は等間隔で配置され、間隔ｄは、以下の式で示されるように、騒音の周波数帯域のうち、低減対象となる周波数帯域の最大中心周波数Ｆｍａｘの音の波長λの１／２以下とする。
ｄ≦λ／２
例えば、Ｆｍａｘ＝５００ｋＨｚの場合、音速ｃを３４０ｍ／ｓとすると、間隔ｄは０．３４ｍとなる。なお、スピーカ１２の間隔ｄは、λ／２以下であればよく、また、低減対象となる騒音の周波数帯域の最大中心周波数Ｆｍａｘがより高い周波数Ｆｍａｘｈに変化し、間隔ｄがλｍａｘｈ／２（λｍａｘｈ＝ｃ／Ｆｍａｘｈ）よりも大きくなった場合には、図２に示すように、スピーカ１２の配列位置に沿ってレール１３を敷設することによってスピーカ移動手段を設けてスピーカの各々を移動可能にし、レール１３と各スピーカ１２との間に設けた自走用の車輪及び電動モータから構成される台車１５によって、周波数Ｆｍａｘｈに対する間隔ｄがλｍａｘｈ／２以下となるように各スピーカ１２を移動させればよい。なお、電動モータ等の機械的手法でなく、手動によってスピーカ１２を移動させてもよい。
【００３１】
逆フィルタＤＳＰ２２は、マイクアンプ２０から出力されたアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器２６と、フィルタ係数が予め設定された時不変の逆フィルタ２８とを備えている。逆フィルタ２８のフィルタ係数は、陽解法及びＬＭＳ法の何れかによって決定され、Ａ／Ｄ変換器２６から出力された信号に対して、同振幅かつ逆相の信号を出力する。
【００３２】
また、制御ブロック１６には、ｎ個のスピーカ１２の各々に対して、スピーカ１２の配列順序に応じて信号を遅延させる遅延回路３０、及びデジタル信号をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換器３４が複数設けられている。
【００３３】
遅延回路３０は、スピーカ１２の仮想音源が騒音源を中心とした円弧状に配列されるように、スピーカ１２に入力する信号を遅延させる。スピーカ１２の各々に入力される信号の遅延時間は、信号処理部４０によって以下のように決定される。
【００３４】
まず、音波情報に基づいて、騒音源の位置を以下のように求める。センサーマイク１８とスピーカ近接マイク３８（Ｍｉ、本例ではｉ＝１、２、・・・９）とに入射する騒音源からの２つ音波ｘ（ｔ）及びｙ（ｔ）のクロススペクトルΦｘｙ（ω）の逆フーリエ変換である相互相関関数φｘｙ（τ）を求める。
【００３５】
相互相関関数φｘｙ（τ）は以下のように表される。時間の関数ｘ（ｔ）、ｙ（ｔ）について自己相関関数は
【００３６】
【数１】
2008156947.tif 000003
と表され、相互相関関数は
【００３７】
【数２】
2008156947.tif 000004
と表される。ここで、φｘｘ（τ）、φｘｙ（τ）をフーリエ変換すると、パワースペクトルは、
【００３８】
【数３】
2008156947.tif 000005
と表され、クロススペクトルは、
【００３９】
【数４】
2008156947.tif 000006
と表される。また、系のインパルス応答をｈ（ｔ）とし、その伝達関数をＨ（ω）とすると、
【００４０】
【数５】
2008156947.tif 000007
【００４１】
【数６】
2008156947.tif 000008
となる。また、周波数領域では以下のように表される。
【００４２】
【数７】
2008156947.tif 000009
【００４３】
【数８】
2008156947.tif 000010
上記の相互相関関数φｘｙ（τ）は、センサーマイク１８を時間軸ゼロ（基点）として、騒音がセンサーマイク１８からスピーカ近接マイク３８（Ｍｉとする）に到達するまでに要する時間Ｔｉである。ここで、スピーカ近接マイク３８からセンサーマイク１８までの間の距離をｄｉとし、ｃを音速とすると、以下の式で表される。
Ｔｉ＝ｄｉ／ｃ
従って、センサーマイク１８からスピーカ近接マイク３８までの間の距離ｄｉは、ｄｉ＝Ｔｉ×ｃとなるため、スピーカ近接マイク３８の各々を円の中心として、半径ｄｉの円弧を描いて、円弧が交わる点を騒音源の位置として特定する。
【００４４】
なお、Ｔｉの最小時間Ｔｍｉｎとなるスピーカ近接マイク３８が、騒音源に最も近いスピーカ近接マイク３８であり、センサーマイク１８から最も近いスピーカ近接マイク３８までの距離をＲとすると、距離Ｒは、以下の式で表される。
Ｒ＝Ｔｍｉｎ・ｃ
そして、図３に示すように、センサーマイク１８から最も近いスピーカ１２を、仮想配置の円弧状配列スピーカ群の中心スピーカとし、図４に示すように、中心スピーカを基準としたときの遅延時間Δを以下の式により算出する。
Δ＝｛（Ｒ２＋Ｄ±ｉ２）１/２−Ｒ｝／ｃ  ・・・（９）
騒音源の位置が移動したときには、上記の式に基づいて、各スピーカ１２について遅延時間Δを算出し、各スピーカ１２に対応する遅延回路３０に設定する遅延時間Δを補正する。これにより、遅延回路３０の各々は、移動した騒音源とスピーカ１２との距離に応じて算出された遅延時間Δだけ信号を遅延させる。
【００４５】
また、信号処理部４０では、以下のように、スピーカ１２から放音される制御音の振幅を補正するための振幅補正Ｋを算出し、遅延回路３０に設定する。スピーカ１２が直線配置の場合、仮想配置の円弧に対して実際のスピーカ１２は遅延時間Δに相当する距離だけ前方に存在するため、仮想配置の場所にスピーカ１２が存在する場合よりも大きな音を制御点に放出する。そこで、制御音の大きさを小さく補正するための補正係数Ｋｉを以下の式により算出する。
Ｋｉ＝Δｉ×ｃ／Ｒ  （Ｉ＝１、２、・・・)   ・・・（１０）
また、信号処理部４０は、逆フィルタ２８のフィルタ係数Ｗ（ｔ）を、例えば陽解法によって、以下のように決定する。
【００４６】
まず、騒音源近傍に設置したセンサーマイク１８に入る騒音源からの騒音ｘ（ｔ）と騒音源から制御点に到達する騒音ｙｓ（ｔ）との相互相関関数ｈｓ（ｔ）を測定し、また、センサーマイク１８に入る騒音源からの騒音ｘ（ｔ）と逆フィルタをＷ（ｔ）＝δ（ｔ）としてスピーカ１２から放音される騒音ｙｃ（ｔ）との間の相互相関関数ｈｃ（ｔ）を測定する（相互相関法によるインパルスｈ（ｔ）の測定）。
【００４７】
そして、ｈｓ（ｔ）、ｈｃ（ｔ）の伝達関数をＨｓ（ω）、Ｈｃ（ω）として、逆フィルタＷ（ｔ）を、以下の式によって決定する。
【００４８】
【数９】
2008156947.tif 000011
ここで、Ｆ−１は逆フーリエ変換を示す。
【００４９】
次に、第１の実施の形態に係る騒音低減システム１０の動作について説明する。まず、騒音源から放射された騒音は、センサーマイク１８で集音され、マイクアンプ２０で音響信号が増幅されて、逆フィルタＤＳＰ２２に入力される。そして、逆フィルタＤＳＰ２２の逆フィルタ２８は、Ａ／Ｄ変換器２６から入力されたデジタル信号と、設定されたフィルタ係数とを用いて、デジタルフィルタリング処理を行う。
【００５０】
このとき、逆フィルタ２８を通すことで、信号の波形が整形されると共に時間移動され、入力信号を逆相にした低減信号が生成されるため、低減信号に基づいてスピーカ１２から放音された制御音により、減音効果を得ることができる。
【００５１】
逆フィルタ２８でフィルタリング処理された低減信号は、各遅延回路３０に入力され、各遅延回路３０では、対応するスピーカ１２の配列順序に応じて各々設定された遅延時間だけ信号を遅延させる。遅延した信号は、Ｄ／Ａ変換器３４に入力され、Ｄ／Ａ変換されて、パワーアンプ３６を介して、スピーカユニット１４に出力される。そして、フィルタリング処理された信号に対応する音波、即ち、騒音の逆相波である全周波数帯域の音波が、制御音としてスピーカユニット１４の各スピーカ１２から制御点に向けて放音される。
【００５２】
また、騒音源が移動した場合には、信号処理部４０によって、センサーマイク１８及びスピーカ近接マイク３８の音波情報に基づいて、騒音源の位置を特定し、騒音源の位置に最も近いスピーカ１２を中心スピーカとし、特定された騒音源の位置を中心とする円弧上に配列された仮想音源から制御音を放音するように、中心スピーカを基準として、スピーカ１２から騒音源までの距離に応じて、遅延時間を各スピーカ１２について算出して、各遅延回路３０に設定される遅延時間を算出された補正時間に補正する。
【００５３】
そして、逆フィルタ２８でフィルタリング処理された低減信号が、各遅延回路３０で、各々補正された遅延時間だけ信号を遅延され、遅延した信号に基づいて、スピーカユニット１４の各スピーカ１２から、騒音の逆相波である全周波数帯域の音波が、制御音として制御点に向けて放音される。
【００５４】
このとき、図５に示すように、制御音は、移動先の騒音源を中心とする円弧上に配列された仮想音源から放音されるため、騒音源から円状に拡散する騒音に対応した円弧状に制御音を放音し、各スピーカ１２から放音された制御音が合成され、合成された音波が球面音波となる。この波面の包絡面は騒音源からの騒音の波面に相当し、また、制御音が、騒音の逆相となっている。
【００５５】
従って、騒音源の位置が移動しても、制御点を含む広い範囲で、騒音源からの騒音が、スピーカ１２からの制御音により打ち消される。上述した図５は、騒音源の移動を示したものであるが、２つの音源が在る場合でも同様であり、スピーカ１２は２つの円弧として働くことを示している。なお、騒音源が２つの場合は、図６に示すように、センサーマイク１８Ａ、１８Ｂ、マイクアンプ２０Ａ、２０Ｂ、逆フィルタＤＳＰ２２Ａ、２２Ｂ、及び遅延回路３０Ａ、３０Ｂが、騒音源毎に設けられている。また、複数の騒音源の各々に対する遅延回路３０Ａ、３０Ｂの各々からの出力が、加算機能を有する各Ｄ／Ａ変換器３４に出力され、各パワーアンプ３６を介して、スピーカユニット１４のスピーカ１２から制御音が放音される。
【００５６】
以上説明したように、第１の実施の形態に係る騒音低減システムによれば、逆フィルタリング処理された低減信号に基づいて複数のスピーカから放音された制御音の波面の包絡面が騒音の波面に相当するように、各スピーカに入力する低減信号を遅延させて、制御音を各スピーカから放音させることにより、騒音源から拡散する騒音を広い範囲で低減することができる。
【００５７】
また、騒音源が移動して位置が変更した場合であっても、騒音源の位置を特定し、特定した騒音源の位置に基づいて、低減信号に基づいて複数のスピーカから放音された制御音の波面の包絡面が騒音の波面に相当するように遅延時間を補正して、各スピーカに入力する低減信号を遅延させて、制御音を各スピーカから放音させることにより、移動先の騒音源から拡散する騒音を広い範囲で低減することができる。
【００５８】
また、自由音場用、すなわち防音壁がない場合でも能動制御を行い、騒音を低減することができる。
【００５９】
なお、上記の実施の形態では、複数のスピーカを直線状に配列する場合を例に説明したが、これに限定されるものではなく、円弧状に配列してもよい。この場合にも、各スピーカに対して、騒音源とスピーカとの距離に基づいて、遅延時間を決定して遅延回路に設定し、騒音源に対する円弧上にスピーカの仮想音源が配置されるようにすればよい。
【００６０】
次に、第２の実施の形態に係る騒音低減システムについて説明する。なお、第１の実施の形態と同様の構成となる部分については、同一符号を付して、説明を省略する。
【００６１】
第２の実施の形態では、スピーカ近接マイクを１つだけ設けている点が第１の実施の形態と異なっている。
【００６２】
図７に示すように、第２の実施の形態に係る騒音低減システム２１０では、スピーカユニット１４の複数のスピーカ１２の配列方向に沿って、ワイヤ２４０を設け、ワイヤにスピーカ近接マイク２３８を吊るすことによって、スピーカ近接マイクを移動可能としている。
【００６３】
騒音源の位置を特定する場合には、スピーカ近接マイク２３８を複数のスピーカ１２の各々に近接した所定位置に移動させながら、騒音源からの騒音を集音し、集音した騒音に対応する音響信号を信号処理部４０に出力する。
【００６４】
このように、スピーカ近接マイクが１つだけで済むため、低コストで騒音低減システムを構成することができる。
【００６５】
次に、第３の実施の形態に係る騒音低減システムについて説明する。なお、第１の実施の形態と同様の構成となる部分については、同一符号を付して、説明を省略する。
【００６６】
第３の実施の形態では、監視カメラによる画像情報に基づいて、騒音源の位置を特定している点が第１の実施の形態と異なっている。
【００６７】
図８に示すように、第３の実施の形態に係る騒音低減システム３１０は、騒音源を撮像するための監視カメラ３１２を備え、信号処理部３４０によって、監視カメラ３１２による画像情報に基づいて、騒音源の位置を特定し、騒音源の位置に基づいて、中心スピーカを決定し、中心スピーカを基準として、騒音源との距離に応じて、各スピーカ１２について遅延時間Δを算出し、各スピーカ１２に対応する遅延回路３０に遅延時間Δを設定する。
【００６８】
第３の実施の形態に係る騒音低減システム３１０では、騒音源が移動した場合には、監視カメラ３１２によって、騒音源を撮像し、信号処理部３４０によって、監視カメラ３１２の画像情報に基づいて、騒音源の位置を特定する。また、信号処理部３４０で、特定された騒音源の位置を中心とする円弧上に配列された仮想音源から制御音を放音するように、遅延時間を各スピーカ１２について算出して、各遅延回路３０に設定される遅延時間を算出された補正時間に補正する。
【００６９】
そして、逆フィルタ２８でフィルタリング処理された低減信号が、各遅延回路３０で、各々補正された遅延時間だけ信号を遅延され、遅延した信号に基づいて、スピーカユニット１４の各スピーカ１２から、騒音の逆相波である全周波数帯域の音波が、制御音として制御点に向けて放音される。
【００７０】
なお、上記の実施の形態では、監視カメラの画像情報によって騒音源の位置を特定する場合を例に説明したが、赤外線センサを設け、赤外線による位置検出によって、騒音源の位置を特定するようにしてもよい。
【００７１】
次に、第４の実施の形態に係る騒音低減システムについて説明する。なお、第１の実施の形態と同様の構成となる部分については、同一符号を付して、説明を省略する。
【００７２】
第４の実施の形態では、ＧＰＳによる測位情報に基づいて、騒音源の位置を特定している点が第１の実施の形態と異なっている。
【００７３】
図９に示すように、第４の実施の形態に係る騒音低減システム４１０は、騒音源位置を測位するためのＧＰＳ４１２を備え、また、ＧＰＳ４１２は、騒音源とほぼ同じ位置に設けられており、信号処理部４４０によって、ＧＰＳ４１２による測位情報に基づいて、騒音源の位置を特定し、騒音源の位置に基づいて、中心スピーカを決定し、中心スピーカを基準として、騒音源との距離に応じて、各スピーカ１２について遅延時間Δを算出し、各スピーカ１２に対応する遅延回路３０に遅延時間Δを設定する。
【００７４】
第４の実施の形態に係る騒音低減システム４１０では、騒音源が移動した場合には、ＧＰＳ４１２によって、ＧＰＳ４１２の設置位置を測位し、信号処理部４４０によって、ＧＰＳ４１２の測位情報に基づいて、騒音源の位置を特定する。また、信号処理部４４０で、特定された騒音源の位置を中心とする円弧上に配列された仮想音源から制御音を放音するように、遅延時間を各スピーカ１２について算出して、各遅延回路３０に設定される遅延時間を算出された補正時間に補正する。
【００７５】
そして、逆フィルタ２８でフィルタリング処理された低減信号が、各遅延回路３０で、各々補正された遅延時間だけ信号を遅延され、遅延した信号に基づいて、スピーカユニット１４の各スピーカ１２から、騒音の逆相波である全周波数帯域の音波が、制御音として制御点に向けて放音される。
【００７６】
次に、第５の実施の形態に係る騒音低減システムについて説明する。なお、第１の実施の形態と同様の構成となる部分については、同一符号を付して、説明を省略する。
【００７７】
図１０に示すように、第５の実施の形態に係る騒音低減システムには、防音壁５５０が設けられており、スピーカユニット１４の複数のスピーカ１２が、防音壁５５０上に設置されている。
【００７８】
このように、防音壁を有する場合でも、騒音源から拡散する騒音を広い範囲で低減することができる。また、騒音源の位置が移動しても、防音壁上のスピーカを移動させずに、各遅延回路に設定される遅延時間を補正することにより、騒音源から拡散する騒音を広い範囲で低減することができる。
【００７９】
なお、上記の第１の実施の形態〜第５の実施の形態では、センサーマイクを用いて、騒音源からの騒音を集音し、集音した騒音に対応する音響信号を、マイクアンプを介して逆フィルタＤＳＰに出力する場合を例に説明したが、騒音源の振動を検出する振動検出器を用いてもよい。この場合には、振動検出器を用いて、騒音源の振動を検出し、検出した振動に対応する振動信号を、マイクアンプを介して逆フィルタＤＳＰに出力し、逆フィルタＤＳＰにおいて、振動信号に逆フィルタリングをかけて低減信号を生成するようにすればよい。
【００８０】
次に、第６の実施の形態に係る騒音低減システムについて説明する。なお、第１の実施の形態と同様の構成となる部分については、同一符号を付して、説明を省略する。
【００８１】
図１１に示すように、第６の実施の形態に係る騒音低減システムには、角度θで折れ曲がっている防音壁６５０が設けられており、スピーカユニット１４の複数のスピーカ１２が、防音壁６５０上に設置されている。
【００８２】
このように、折れ曲がっている防音壁を有する場合でも、騒音源から拡散する騒音を広い範囲で低減することができる。また、騒音源の位置が移動しても、防音壁上のスピーカを移動させずに、各遅延回路に設定される遅延時間を補正することにより、騒音源から拡散する騒音を広い範囲で低減することができる。
【００８３】
次に、第７の実施の形態に係る騒音低減システムについて説明する。なお、第１の実施の形態と同様の構成となる部分については、同一符号を付して、説明を省略する。
【００８４】
図１２に示すように、第７の実施の形態に係る騒音低減システムには、２段の直線になって延びている防音壁７５０が設けられており、スピーカユニット１４の複数のスピーカ１２が、防音壁７５０上に設置されている。
【００８５】
このように、２段の直線となっている防音壁を有する場合でも、騒音源から拡散する騒音を広い範囲で低減することができる。また、騒音源の位置が移動しても、防音壁上のスピーカを移動させずに、各遅延回路に設定される遅延時間を補正することにより、騒音源から拡散する騒音を広い範囲で低減することができる。
【００８６】
なお、スピーカが壁上に配置されている防音壁が騒音源と反対側を中心とする曲線状であってもよい。この場合にも、低減信号を遅延させることにより、騒音源から拡散する騒音を広い範囲で低減することができる。
【００８７】
また、防音壁を設けた場合を例に説明したが、防音壁を有しない自由音場であっても、上記のように、直線状に配置していない複数のスピーカを移動させずに、各遅延回路に設定される遅延時間を補正することにより、騒音源が移動しても、騒音源から拡散する騒音を広い範囲で低減することができる。例えば、敷地境界線が直線状ではない場合に、敷地境界線に沿ってスピーカを配置したような場合であっても、騒音源から拡散する騒音を広い範囲で低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る騒音低減システムの構成を示す概略図である。
【図２】スピーカを移動させるためのレール及び台車の構成を示す概略図である。
【図３】中心のスピーカを決定する場合を示すイメージ図である。
【図４】遅延時間を決定する場合を示すイメージ図である。
【図５】騒音源の位置が移動した場合に、スピーカに対応する遅延回路の遅延時間を補正して、仮想音源の位置を変更した様子を示すイメージ図である。
【図６】騒音源が２つある場合の騒音低減システムの構成を示す概略図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態に係る騒音低減システムの構成を示す概略図である。
【図８】本発明の第３の実施の形態に係る騒音低減システムの構成を示す概略図である。
【図９】本発明の第４の実施の形態に係る騒音低減システムの構成を示す概略図である。
【図１０】本発明の第５の実施の形態に係る騒音低減システムの防音壁及びスピーカを示す概略図である。
【図１１】本発明の第６の実施の形態に係る騒音低減システムの防音壁及びスピーカを示す概略図である。
【図１２】本発明の第７の実施の形態に係る騒音低減システムの防音壁及びスピーカを示す概略図である。
【符号の説明】
【００８９】
１０、２１０、３１０、４１０  騒音低減システム
１２   スピーカ
１３  レール
１４   スピーカユニット
１５  台車
１６  制御ブロック
１８   センサーマイク
２０   マイクアンプ
２２   逆フィルタＤＳＰ
２６   Ａ／Ｄ変換器
２８   逆フィルタ
３０   遅延回路
３４   Ｄ／Ａ変換器
３６   パワーアンプ
３８、２３８  スピーカ近接マイク
４０、３４０、４４０  信号処理部
２４０  ワイヤ
３１２  監視カメラ
４１２  ＧＰＳ
５５０、６５０、７５０  防音壁
【図１】
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【図２】
2008156947.tif 000013
【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】
2008156947.tif 000019
【図９】
2008156947.tif 000020
【図１０】
2008156947.tif 000021
【図１１】
2008156947.tif 000022
【図１２】
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