(57)【要約】【課題】通常発生しない比較的大きな音が発生したときこれに対処でき、また各種の場所に簡易に設置が可能な騒音キャンセル装置および各種の場所で実現可能な騒音キャンセル方法を得る。【解決手段】マイクロフォン装置２０５で収集した騒音情報は無線で制御ボックス２０３に送られてその音圧と周波数が解析される。音圧が所定のしきい値以上の場合には警告音に該当するかどうかをチェックして、該当しない周波数領域でキャンセルしようとする音の音圧と等しく逆位相の音を生成して、アコーディオンカーテン２１４に内包した平面スピーカ２０１に送って、騒音をキャンセルする。音圧が所定のしきい値以上の連続音についてもその開始部分を除いてキャンセルするようにキャンセル音を生成してもよい。【選択図】図１
2008241899.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
周囲の音を入力するマイクロフォンと、
このマイクロフォンから入力された音が予め設定した音圧以上となっているかを周波数別に判別する周波数別音圧判別手段と、
この周波数別音圧判別手段で判別された前記予め設定した音圧未満の周波数の音をキャンセルするためのキャンセル音を生成するキャンセル音生成手段と、
このキャンセル音生成手段によって生成された音を出力するスピーカ
とを具備することを特徴とする騒音キャンセル装置。
【請求項２】
周囲の音を入力するマイクロフォンと、
このマイクロフォンから入力された音が予め設定した音圧以上となっているかを周波数別に判別する周波数別音圧判別手段と、
この周波数別音圧判別手段で判別された前記予め設定した音圧以上となっている周波数の音が警告音として登録されているかを判別する警告音登録判別手段と、
前記周波数別音圧判別手段で判別された前記予め設定した音圧未満の周波数の音および前記警告音判別手段で警告音として登録している音以外で前記予め設定した音圧以上となっている周波数の音をキャンセルするためのキャンセル音を生成するキャンセル音生成手段と、
このキャンセル音生成手段によって生成された音を出力するスピーカ
とを具備することを特徴とする騒音キャンセル装置。
【請求項３】
周囲の音を入力するマイクロフォンと、
このマイクロフォンから入力された音が予め設定した音圧以上となっているかを周波数別に判別する周波数別音圧判別手段と、
この周波数別音圧判別手段で判別された前記予め設定した音圧以上となっている周波数の音が所定時間以上継続して前記マイクロフォンから入力されているかを判別する継続音判別手段と、
前記周波数別音圧判別手段で判別された前記予め設定した音圧未満の周波数の音および継続音判別手段で継続音として判別した時刻以降のその周波数の音をキャンセルするためのキャンセル音を生成するキャンセル音生成手段と、
このキャンセル音生成手段によって生成された音を出力するスピーカ
とを具備することを特徴とする騒音キャンセル装置。
【請求項４】
周囲の音を入力するマイクロフォンと、
このマイクロフォンから入力された音をキャンセルするためのキャンセル音を生成するキャンセル音生成手段と、
このキャンセル音生成手段によって生成された音の周波数に対応して伸縮する超磁歪素子と、
この超磁歪素子を取り付けて振動する板状部材
とを具備することを特徴とする騒音キャンセル装置。
【請求項５】
前記キャンセル音生成手段は、キャンセルしようとする音の音圧と等しく逆位相の音を生成する手段であることを特徴とする請求項１〜請求項４いずれかに記載の騒音キャンセル装置。
【請求項６】
マイクロフォンから入力された音が予め設定した音圧以上となっているかを周波数別に判別する周波数別音圧判別ステップと、
この周波数別音圧判別ステップで判別した前記予め設定した音圧未満の周波数の音をキャンセルするためのキャンセル音を生成して平面スピーカからこのキャンセル音を出力するキャンセル音出力ステップ
とを具備することを特徴とする騒音キャンセル方法。
【請求項７】
マイクロフォンから入力された音が予め設定した音圧以上となっているかを周波数別に判別する周波数別音圧判別ステップと、
この周波数別音圧判別ステップで判別された前記予め設定した音圧以上となっている周波数の音が警告音として登録されているかを判別する警告音登録判別ステップと、
前記周波数別音圧判別ステップで判別された前記予め設定した音圧未満の周波数の音および前記警告音判別ステップで警告音として登録している音以外で前記予め設定した音圧以上となっている周波数の音をキャンセルするためのキャンセル音を生成して平面スピーカからこの生成されたキャンセル音を出力するキャンセル音出力ステップ
とを具備することを特徴とする騒音キャンセル方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、室内等の空間から騒音をキャンセルするための騒音キャンセル装置および騒音キャンセル方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
音源から発生された騒音と逆位相で等音圧の補償音をスピーカから出力して、騒音を相殺するようにした能動型の騒音制御装置が従来から提案されている。（たとえば特許文献１参照）。
【０００３】
図６は、この提案の騒音キャンセル装置の構成の概要を表わしたものである。この騒音キャンセル装置１００は、騒音をキャンセルするためのキャンセル音発生スピーカ１０１と、騒音をキャンセルした残留音を検出してフィードバックするための騒音集音マイクロフォン１０２とを備えている。この騒音キャンセル装置１００の全体の制御を行う制御部１０３には、適応型フィルタ１０４と、第１および第２の低域通過フィルタ１０５、１０６と、サンプリング周波数可変部１０７および伝達特性模擬部１０８が接続されている。
【０００４】
このうち適応型フィルタ１０４は、補償音を形成しかつフィルタ長を可変にするために設けられている。適応型フィルタ１０４は係数更新部１１１からフィルタ係数の更新を受けるようになっている。第１および第２の低域通過フィルタ１０５、１０６は、それぞれカットオフ周波数が可変となっており、サンプリング周波数が変化することによってサンプリング点からもとの信号が正しく再現できなくなる現象としてのエイリアシング（aliasing）を防止できるようになっている。サンプリング周波数可変部１０７は、騒音集音マイクロフォン１０２の拾った音を第１の増幅回路１１２で増幅したアナログ信号をディジタル信号に変換するＡＤ変換回路１１３および、このＡＤ変換回路１１３の出力を第１の低域通過フィルタ１０５、係数更新部１１１、適応型フィルタ１０４、第２の低域通過フィルタ１０６を順次経て得られたキャンセル音のディジタル信号をアナログ信号に変換するＤＡ変換回路１１４のサンプリング周波数を変化させるようになっている。ＤＡ変換回路１１４の出力は、第２の増幅回路１１５で増幅されてキャンセル音発生スピーカ１０１から出力される。伝達特性模擬部１０８は、可変サンプリング周波数に対応して伝達特性を模擬するようになっている。
【０００５】
図６に示した従来の騒音キャンセル装置１００は、このような構成によって、騒音と逆相等音圧の音をキャンセル音発生スピーカ１０１から出力して、騒音の周波数の変化に応じて効果的に騒音をキャンセルできるようになっている。
【特許文献１】特開平０６−１６７９８６号公報（第００１４段落、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このような従来の騒音キャンセル装置１００は、たとえば内燃機関により発生する騒音のような大きな騒音レベルの音を主としてキャンセルするために用いられている。このため、キャンセル音発生スピーカ１０１はボイスコイルとコーン紙を用いた振動板を備えた通常のスピーカのうちで比較的大型で大出力用のものが使用されている。したがって、キャンセル音発生スピーカ１０１自体のサイズが大きく、設置スペースの確保が必要となった。また、キャンセル音発生スピーカ１０１の設置場所の見栄えを確保するための制約が生じ、設置ができないケースが多く発生するという問題があった。
【０００７】
また、自家用車のような交通車両や、工事用重機のような作業用途車両に騒音キャンセル装置を用いると、クラクションのような警告音までも騒音としてキャンセルされる場合があり、これによって人身事故を誘発する危険性があった。このため、自動車の中といったような空間に騒音キャンセル装置１００を安易に設置できないという問題があった。
【０００８】
そこで本発明の第１の目的は、通常発生しない比較的大きな音が発生したときこれに対処できる騒音キャンセル装置および騒音キャンセル方法を提供することにある。
【０００９】
本発明の第２の目的は、各種の場所に簡易に設置が可能な騒音キャンセル装置および各種の場所で実現可能な騒音キャンセル方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１記載の発明では、（イ）周囲の音を入力するマイクロフォンと、（ロ）このマイクロフォンから入力された音が予め設定した音圧以上となっているかを周波数別に判別する周波数別音圧判別手段と、（ハ）この周波数別音圧判別手段で判別された前記した予め設定した音圧未満の周波数の音をキャンセルするためのキャンセル音を生成するキャンセル音生成手段と、（ニ）このキャンセル音生成手段によって生成された音を出力するスピーカとを騒音キャンセル装置に具備させる。
【００１１】
すなわち本発明では、周波数別音圧判別手段によって、マイクロフォンから入力された音が予め設定した音圧以上となっているかを周波数別に判別することにしている。そして、キャンセル音生成手段によって前記した予め設定した音圧未満の周波数の音をキャンセルするためのキャンセル音を生成し、スピーカから出力することにしている。これにより、通常発生しない比較的大きな音が発生したときこれに対処することができる。スピーカは平面スピーカに限らず、どのような種類であってもよい。
【００１２】
請求項２記載の発明では、（イ）周囲の音を入力するマイクロフォンと、（ロ）このマイクロフォンから入力された音が予め設定した音圧以上となっているかを周波数別に判別する周波数別音圧判別手段と、（ハ）この周波数別音圧判別手段で判別された前記した予め設定した音圧以上となっている周波数の音が警告音として登録されているかを判別する警告音登録判別手段と、（ニ）周波数別音圧判別手段で判別された前記した予め設定した音圧未満の周波数の音および警告音判別手段で警告音として登録している音以外で前記した予め設定した音圧以上となっている周波数の音をキャンセルするためのキャンセル音を生成するキャンセル音生成手段と、（ホ）このキャンセル音生成手段によって生成された音を出力するスピーカとを騒音キャンセル装置に具備させる。
【００１３】
すなわち本発明では、周波数別音圧判別手段によって、マイクロフォンから入力された音が予め設定した音圧以上となっているかを周波数別に判別することにしている。また、周波数別音圧判別手段で判別された前記した予め設定した音圧以上となっている周波数の音が警告音として登録されているかを警告音登録判別手段によって判別することにして、周波数別音圧判別手段で判別された前記した予め設定した音圧未満の周波数の音および警告音判別手段で警告音として登録している音以外で前記した予め設定した音圧以上となっている周波数の音をスピーカを用いてキャンセルすることにしている。これにより、比較的大きな音の警告音はスピーカから再生されるので、警告に対処することができる。スピーカは平面スピーカに限らず、どのような種類であってもよい。
【００１４】
請求項３記載の発明では、（イ）周囲の音を入力するマイクロフォンと、（ロ）このマイクロフォンから入力された音が予め設定した音圧以上となっているかを周波数別に判別する周波数別音圧判別手段と、（ハ）この周波数別音圧判別手段で判別された前記した予め設定した音圧以上となっている周波数の音が所定時間以上継続してマイクロフォンから入力されているかを判別する継続音判別手段と、（ニ）周波数別音圧判別手段で判別された前記した予め設定した音圧未満の周波数の音および継続音判別手段で継続音として判別した時刻以降のその周波数の音をキャンセルするためのキャンセル音を生成するキャンセル音生成手段と、（ホ）このキャンセル音生成手段によって生成された音を出力するスピーカとを騒音キャンセル装置に具備させる。
【００１５】
すなわち本発明では、周波数別音圧判別手段によって、マイクロフォンから入力された音が予め設定した音圧以上となっているかを周波数別に判別することにしている。また、比較的大きな音の継続音を継続音判別手段で判別し、このような音については継続音として判別した時刻以降のその周波数の音をスピーカを用いてキャンセルすることにしている。したがって、このような音は継続音として判別するまで通常の音としてスピーカから出力されるので、これに気づき対処が可能である。スピーカは平面スピーカに限らず、どのような種類であってもよい。
【００１６】
請求項４記載の発明では、（イ）周囲の音を入力するマイクロフォンと、（ロ）このマイクロフォンから入力された音をキャンセルするためのキャンセル音を生成するキャンセル音生成手段と、（ハ）このキャンセル音生成手段によって生成された音の周波数に対応して伸縮する超磁歪素子と、（ニ）この超磁歪素子を取り付けて振動する板状部材とを騒音キャンセル装置に具備させる。
【００１７】
すなわち本発明では、キャンセル音生成手段がマイクロフォンから入力された音をキャンセルするためのキャンセル音を生成し、このキャンセル音を超磁歪素子を用いて板状部材を振動させることで騒音のキャンセルを行うことにしている。したがって、たとえばカーテンや窓ガラスをスピーカとして活用することができるので、騒音キャンセル装置を各種の場所に簡易に設置することができる。
【００１８】
請求項６記載の発明では、（イ）マイクロフォンから入力された音が予め設定した音圧以上となっているかを周波数別に判別する周波数別音圧判別ステップと、（ロ）この周波数別音圧判別ステップで判別した前記した予め設定した音圧未満の周波数の音をキャンセルするためのキャンセル音を生成して平面スピーカからこのキャンセル音を出力するキャンセル音出力ステップとを騒音キャンセル方法に具備させる。
【００１９】
すなわち本発明では、周波数別音圧判別ステップでマイクロフォンから入力された音が予め設定した音圧以上となっているかを周波数別に判別して、前記した予め設定した音圧未満の周波数の音をキャンセルするためのキャンセル音を生成し、平面スピーカからこれを出力することにした。これにより、通常発生しない比較的大きな音が発生したときこれに対処することができる。しかもスピーカは平面スピーカなので、カーテンや壁、天井、床、窓ガラスといった空間を仕切る部材を使用することもでき、置き場所に困るということがなくなる。
【００２０】
請求項７記載の発明では、（イ）マイクロフォンから入力された音が予め設定した音圧以上となっているかを周波数別に判別する周波数別音圧判別ステップと、（ロ）この周波数別音圧判別ステップで判別された前記した予め設定した音圧以上となっている周波数の音が警告音として登録されているかを判別する警告音登録判別ステップと、（ハ）周波数別音圧判別ステップで判別された前記した予め設定した音圧未満の周波数の音および警告音判別ステップで警告音として登録している音以外で前記した予め設定した音圧以上となっている周波数の音をキャンセルするためのキャンセル音を生成して平面スピーカからこの生成されたキャンセル音を出力するキャンセル音出力ステップとを騒音キャンセル方法に具備させる。
【００２１】
すなわち本発明では、請求項６記載の発明に加えて、予め設定した音圧以上となっている周波数の音が警告音の場合にはこれをキャンセルしないようにして、これ以外の予め設定した音圧以上の音をキャンセルすることにしている。これにより、警告音以外の音で比較的大きな音もキャンセルの対象となるので、騒音の除去をより効果的に実行することができる。
【発明の効果】
【００２２】
以上説明したように本発明によれば、マイクロフォンから入力した音の音圧と周波数を解析してキャンセルの対象となる音を選択することにしたので、必要な音が聞こえないといった事態の発生を防止することができ、騒音をキャンセルする技術を各種の用途に広めることができる。また、平面スピーカを家具等の空間を仕切る部材で構成することにより、キャンセル音を広範囲の面積から出力することができ、騒音のキャンセルを効果的に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下実施例につき本発明を詳細に説明する。
【実施例１】
【００２４】
図１は、本発明の一実施例における騒音キャンセル装置を使用した部屋の要部を表わしたものである。本実施例で騒音キャンセル装置２００は、複数の短冊状の平面スピーカ２０１、２０１、……と、これら平面スピーカ２０１、２０１、……とケーブル２０２によって接続された制御ボックス２０３と、この制御ボックス２０３に付属したアンテナ２０４と通信するマイクロフォン装置２０５によって構成されている。
【００２５】
ここで平面スピーカ２０１、２０１、……は、カーテンレール２１１にランナ２１２およびフック２１３を介して吊り下げたアコーディオンカーテン２１４の裏地側に、図示しないポケットを設けて収容している。また、それぞれの平面スピーカ２０１、２０１、……は、アコーディオンカーテン２１４の裏地側で目立たないようにケーブル２０２によって連結されている。
【００２６】
マイクロフォン装置２０５はこの部屋の使用者２１６が室内で騒音をキャンセルしたいときに所持するもので、周囲の音を拾ってこれを騒音情報として近距離無線通信によって制御ボックス２０３に伝達するようになっている。マイクロフォン装置２０５自体は、たとえば図示しない携帯電話機のストラップに取り付けるようにしてもよいし、ネックレス等の装身具として構成してもよい。
【００２７】
図２は、本実施例の平面スピーカの構成を表わしたものである。平面スピーカ２０１は、長方形のアクリル板２３１の上端にエキサイタ２３２を取り付け、その傍にケーブル２０２を接続するためのコネクタ２３３を配置した構成となっている。ケーブル２０２をコネクタ２３３に接続する構造を採ることで、図１に示したように平面スピーカ２０１を任意の数だけ連結することができる。また、平面スピーカ２０１の増設も簡単である。更に、何らかの原因でケーブル２０２が破損したときには、その破損部分を含んだコネクタ２３３を新しいものに取り替えることで、ケーブル２０２を簡単に修理することができる。
【００２８】
アクリル板２３１は、その剛性を確保することが振動の伝達に重要であるが、その厚さをある程度薄くすることによって柔軟性を持たせることができる。したがって、図１に示したアコーディオンカーテン２１４が風等の外力で揺動する場合にも自然に近い動きを実現することができる。しかもアクリル板２３１をアコーディオンカーテン２１４に組み込むことで、生地の折り目が長期間安定する。
【００２９】
エキサイタ２３２は、ランタノイド元素と鉄族元素をベースとする金属間化合物からなる図示しない超磁歪素子を円柱状に加工してその周囲にコイル（図示せず）を巻回した構造となっている。ケーブル２０２からコイルに騒音を相殺するための音を発生するための騒音キャンセル信号が流れると、エキサイタ２３２が伸縮して、アクリル板２３１がこれに応じて振動するようになっている。これにより、平面スピーカ２０１から音が発生する。なお、エキサイタ２３２は、アクリル板２３１の上端に取り付ける必要は必ずしもなく、振動が効率的に発生するその他の場所に取り付けるようにしてもよい。
【００３０】
図３は、本実施例の制御ボックスの構成を表わしたものである。制御ボックス２０３は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）２４１および制御プログラム等格納部２４２を備えた制御部２４３を備えている。制御プログラム等格納部２４２はたとえばＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）によって構成されており、これに格納された制御プログラムをＣＰＵ２４１が実行することで騒音キャンセル処理が行われるようになっている。制御プログラム等格納部２４２の一部のメモリ領域は、作業用メモリとなっている。
【００３１】
制御部２４３は、制御ボックス２０３の各部と接続されて、これらの制御を行うようになっている。このうち第１の増幅部２４５は、アンテナ２０４を備えた騒音集音受信部２４６が受信したマイクロフォン装置２０５（図１）からの騒音情報を増幅するようになっている。ＡＤ変換部２４７は第１の増幅部２４５の増幅したアナログレベルの騒音情報をディジタル情報に変換するためのサンプリングおよび量子化を行う。周波数分析・音圧測定部２４８は、ＡＤ変換部２４７から入力されたデジタル騒音情報について周波数分析を行うと共に、音圧レベルの測定を行う。そして、分析された周波数成分と各周波数成分の音圧レベルを制御部２４３に通知するようになっている。
【００３２】
帯域消去フィルタ部２４９は、周波数分析・音圧測定部２４８から入力されたデジタル騒音情報から、制御部２４３によって指示された所定の周波数帯域の信号成分を除去するフィルタである。帯域消去フィルタ部２４９の同時に除去可能な周波数帯域の数は任意であり、除去する周波数帯域が存在しない場合もあれば、複数の周波数帯域が同時に除去されるように設定されていてもよい。この帯域消去フィルタ部２４９と周波数分析・音圧測定部２４８は、本実施例の特徴となる回路部分を構成している。
【００３３】
逆位相キャンセル音生成部２５０は、帯域消去フィルタ部２４９から入力されたデジタル騒音情報とは逆位相となるデジタル逆位相騒音情報を生成するようになっている。ＤＡ変換部２５１は、逆位相キャンセル音生成部２５０から入力されたデジタル逆位相騒音情報をアナログ逆位相騒音情報に変換する。第２の増幅部２５２は、ＤＡ変換部２５１から入力されたアナログ逆位相騒音情報を増幅するアンプである。第２の増幅部２５２の増幅率は、制御部２４３から制御可能である。第２の増幅部２５２の出力側にはケーブル２０２が接続されており、増幅後のアナログ逆位相騒音情報がこれに送出されるようになっている。
【００３４】
表示部２５３は液晶ディスプレイ等のディスプレイからなり、ここに騒音キャンセル装置２００の動作状況、操作状況や設定状況等の各種の視覚的な情報が表示されるようになっている。操作部２５４は、図１に示した部屋の使用者２１６や必要に応じて保守点検者が各種の情報を入力する入力部であり、図示しない複数の入力キーを備えている。
【００３５】
本実施例の制御ボックス２０３は、制御部２４３にオーディオ入力部２５５も接続している。オーディオ入力部２５５は、操作部２５４の操作によって制御部２４３がオーディオ出力モードになっている状態で、入力端子２５６、２５７から入力される音楽等のオーディオ信号を入力して周波数特性を変化させて第２の増幅部２５２に出力するようになっている。これは、図１に示した平面スピーカ２０１、２０１、……をオーディオ用のスピーカとして使用するためである。制御部２４３がオーディオ出力モードになっている状態でも、騒音のキャンセルは行われる。本実施例では、マイクロフォン２６１から入力される騒音信号と、オーディオ入力端子２５６、２５７から入力される音楽等のオーディオ信号とを別系統の信号として制御ボックス２０３に入力する構成としている。また、オーディオ入力部２５５からの出力は、逆位相キャンセル音生成部２５０を経ない経路で第２の増幅部２５２に到達させると同時に、逆位相キャンセル音生成部２５０にも到達させる。このとき逆位相キャンセル音生成部２５０において、マイクロフォン２６１経路で入力された信号からオーディオ入力部２５５経由で入力された信号成分を差し引く。これはマイクロフォン２６１経路で入力された騒音信号に、平面スピーカ２０１、２０１、……から発音された音楽等のオーディオ信号成分が既に含まれているので、これを差し引くためである。もちろん、差し引くオーディオ信号の音圧レベルは操作部２５４を用いて適切に調整することが可能である。次にオーディオ信号成分を差し引いた後の信号を基に、逆位相キャンセル音を生成する。このようにして生成されたキャンセル音にはオーディオ入力部２５５経由で入力された信号に対するキャンセル音となる逆位相成分が殆ど含まれない。このためオーディオ入力部２５５経由で入力された信号は原音のまま可聴音として残すことができ、騒音をキャンセルした状況で、たとえば音楽を聴いたりカラオケを楽しむことができる。
【００３６】
図４は、マイクロフォン装置の構成を表わしたものである。マイクロフォン装置２０５は、マイクロフォン２６１と、このマイクロフォン２６１の収集した騒音情報を増幅する増幅器２６２と、増幅器２６２の出力する騒音情報を内蔵アンテナ２６３によって送信する送信部２６４を備えている。増幅器２６２と送信部２６４は操作部２６５に接続されている。操作部２６５は電池２６６を接続しており、騒音のキャンセルを行うときに電源を増幅器２６２と送信部２６４に供給すると共に、増幅率の調整を行うようになっている。ここでマイクロフォン２６１は、その周囲の音と図１に示した平面スピーカ２０１、２０１、……の出力する音の双方の混合されたものを騒音情報として収集する。
【００３７】
以上のように構成された騒音キャンセル装置２００がオーディオ出力モード以外のモードとしての騒音キャンセルモードに設定されている場合の動作を図１〜図４を用いて説明する。図１に示したアコーディオンカーテン２１４は図示しない窓ガラスのすぐ内側に配置されており、窓の外からは騒音が室内に侵入しているものとする。
【００３８】
マイクロフォン装置２０５のマイクロフォン２６１は、平面スピーカ２０１、２０１、……から出力されるアナログ逆位相騒音と、外部から侵入した騒音を含めた周囲の騒音とが空気中で混合された状態の音を収集する。増幅器２６２はこれらの音を増幅して送信部２６４に送り、送信部２６４はこれを騒音情報として内蔵アンテナ２６３から出力する。
【００３９】
制御ボックス２０３では、騒音集音受信部２４６がこの騒音情報を受信する。制御部２４３は操作部２５４の図示しないボリュームの設定値に従って、受信したアナログレベルの騒音情報を適切なレベルまで増幅する。ＡＤ変換部２４７は、このアナログ信号をサンプリングおよび量子化することでデジタル信号に変換する。周波数分析・音圧測定部２４８は、デジタル騒音情報について周波数分析をい、それぞれの周波数に対して音圧レベルの測定を行う。そして、これらの結果を制御部２４３に予め定めた周期で通知することになる。
【００４０】
制御部２４３は、周波数分析・音圧測定部２４８から通知が行われるたびに、所定のしきい値を超えた音圧の存在する周波数に対して特定条件に合致するかどうかを判別して、個々の判別結果に応じて帯域消去フィルタ部２４９に帯域減衰設定情報を出力する。
【００４１】
図５は、制御部による帯域減衰設定情報の出力制御の様子を表わしたものである。図３と共に説明する。制御部２４３は周波数分析・音圧測定部２４８から通知を受信すると（ステップＳ３０１：Ｙ）、予め登録した特定周波数で、所定のしきい値を超えた音圧の音がその通知に含まれているかどうかをチェックする（ステップＳ３０２）。そのような特定周波数および音圧の音が存在すれば（Ｙ）、これを警告音と判別して、該当する特定周波数については信号の減衰を禁止する（ステップＳ３０３）。なお、しきい値となる音圧は、使用者２１６が操作部２５４を使用して調整することができる。特定周波数の新たな登録や、登録されている特定周波数の削除も使用者２１６が操作部２５４を使用して行うことができる。保守点検者も使用者２１６の要請に基づいてこのような調整を行うことができることはもちろんである。
【００４２】
以上の処理が行われたら、制御部２４３は特定周波数以外の周波数で前記したしきい値を超えた音圧の音が継続するかを判別する（ステップＳ３０４）。この判別は、ステップＳ３０１で通知を受信するたびに特定周波数以外の周波数で前記したしきい値を超えた音圧の音が存在したときにこの周波数を制御プログラム等格納部２４２の作業用メモリに記憶しておき、同一の周波数について予め定めた回数連続して記憶されている場合にその周波数の音が継続していると処理することで行われる。この判別結果として特定周波数以外の周波数で前記したしきい値を超えた音圧の音が継続していると判別したときには（Ｙ）、その音の周波数を作業用メモリに記憶すると共に、ステップＳ３０１の通知が受信される周期以上の所定の長さでその周波数の信号の減衰を行うようにする（ステップＳ３０５）。なお、作業用メモリに記憶する音の情報はそれらの音が継続しなくなった時点で消去するようにすればよい。
【００４３】
次に制御部２４３は、このようにしてステップＳ３０３で定めた減衰禁止の内容とステップＳ３０５で定めた減衰の内容を組み込んだ帯域減衰設定情報を作成して、帯域消去フィルタ部２４９に送出することになる（ステップＳ３０６）。
【００４４】
帯域消去フィルタ部２４９はこの帯域減衰設定情報を図５のステップＳ３０１の通知の周期で受信する。そして、減衰を禁止する周波数と減衰を行う周波数を設定して、周波数分析・音圧測定部２４８を通過したデジタル騒音情報に対して設定内容に従ったフィルタリングを施して、逆位相キャンセル音生成部２５０に供給する。したがって、前記したしきい値を超えた音圧の警告音がしたときには、その警告音がそのまま平面スピーカ２０１、２０１、……から出力されて部屋の使用者２１６に警告を与えることになる。
【００４５】
また、前記したしきい値を超えた音圧の音が突発的に生じ、かつこれが所定時間以上継続した場合には、その音の開始部分は平面スピーカ２０１、２０１、……からキャンセルされない形で出力されて部屋の使用者２１６が認知するが、それ以後の音の継続部分は平面スピーカ２０１、２０１、……が逆位相の音を出力して実際のその周波数の音をキャンセルする。したがって、部屋の使用者２１６はその音の開始部分を認知するが、これ以後はその音を聞かなくなる。その音の開始部分を認知させるようにしたのは、前記したしきい値を超えた音圧の音が新たに到来したとき、これを完全に遮断することは各種の危険の発生に対応できなくなることを配慮したものである。音の開始部分をどの時間長で残すかは操作部２５４で調整することができる。
【００４６】
逆位相キャンセル音生成部２５０は、入力されたデジタル音声信号とは逆位相となるデジタル逆位相騒音情報を生成して、ＤＡ変換部２５１に供給する。ＤＡ変換部２５１は、デジタル逆位相騒音情報をアナログ逆位相騒音情報に変換し、第２の増幅部２５２はこれを増幅してケーブル２０２に出力することになる。
【００４７】
これにより、平面スピーカ２０１、２０１、……は、騒音の入り口となりやすい窓際で、騒音と逆位相で同一の音圧レベルの騒音情報を出力する。このため、現実に発生する騒音と平面スピーカ２０１、２０１、……から出力される騒音情報とが空気中で混合されて互いに打ち消し合って、騒音キャンセル効果が得られることになる。
【００４８】
もちろん、本実施例で平面スピーカ２０１、２０１、……から出力されたキャンセル音は、元の騒音から特定条件を満たした音声成分について除去したうえで逆位相化の処理を施した音となっている。したがって、登録した周波数の警告音のように特定条件を満たした騒音についてはキャンセル音となる逆位相成分が含まれておらず、これらの音は原音のまま可聴音として残すことができる。同様に、マイクロフォン以外から入力した音もキャンセルの対象としていないので、たとえばオーディオ信号を用いて平面スピーカ２０１、２０１、……から音楽を通常の再生音として流し、これを楽しむことができる。
【００４９】
このように本実施例の騒音キャンセル装置によれば、騒音と逆位相のアナログ逆位相騒音情報を出力する平面スピーカ２０１、２０１、……に、図２に示したエキサイタ２３２を使用した。そしてエキサイタ２３２でアクリル板２３１させることで音を出力するようにしたので、平面スピーカ２０１、２０１、……をカーテンに内包することができ、設置スペースを新たに設ける必要がなく、見栄えを損なわない状態で騒音をキャンセルすることができる。
【００５０】
しかもカーテンは通常の場合、騒音が侵入することの多い部屋の窓側に配置され、しかも部屋に占める面積が大きいことが多い。したがって、従来のボックス型のスピーカを使用した場合と比較すると、騒音と逆位相のアナログ逆位相騒音情報を広範囲の面積から、本質的に無指向性放射の特質を持って出力することができる。このため、リスニング角度の拡がり、フラットな周波数特性、均一な音圧配分が可能となることから、自然な音の広がり空間を得られ、広範囲にわたり違和感の少ない騒音キャンセルされた音場を造ることができる。
【００５１】
また、本実施例では騒音の信号音圧および継続時間の測定、および周波数分析を行って、特定の条件を満たす騒音については逆位相のキャンセル音を生成しないようにした。このため、警告音などキャンセルすることが望ましくない音についてはキャンセルの対象外とすることができる。
【００５２】
更に実施例では予め登録した周波数の音でなくても、所定のしきい値を超える音圧で継続的に発生する音については、その開始時点を除いて消去するようにした。したがって、音の発生が重要な意味を持つ場合もこれを逃すことなく聞くことができる。しかも、登録した周波数以外の音が騒音として継続的に発生する場合には、作業によって発生する音である場合が多いので、ある時点からこの音をキャンセルして静かな環境を確保することができる。
【００５３】
また、実施例では制御ボックス２０３にオーディオ入力部２５５を設けたので、平面スピーカ２０１、２０１、……を用いて音楽を再生したり、カラオケを楽しむことができる。また、実施例のように複数の平面スピーカ２０１、２０１、……を使用する場合には、ステレオの再生だけでなく、５．１チャネル等の多数のスピーカを使用したオーディオの再生を楽しむことができる。もちろん、複数のスピーカから異なった音を出力する場合には、増幅のための回路やケーブルの本数を増やしておく必要がある。
【００５４】
なお、実施例では平面スピーカ２０１をアコーディオンカーテン２１４に内包させたが、ブラインドを構成する短冊状の部材に同様に平面スピーカを組み込むようにしてもよい。また、アコーディオンカーテン２１４以外のカーテンにも、平面スピーカを更に細かく分割して内包させることで、カーテン生地の揺動を阻害させることなく、音の出力が可能になる。
【００５５】
更に、図２に示したエキサイタ２３２は家屋、自動車、飛行機、鉄道車両のような場所での空間を仕切る窓ガラス、床、天井のような仕切り部材に取り付けて、設置スペースを気にすることなく、騒音の解消を図ることができる。これにより、たとえば、会議室の窓際、ホテルのロビー、新幹線の客室、書斎の窓際、道路に面した店舗のウィンドウや乗用車のウィンドウの傍でも騒音を解消することができる。
【００５６】
また、このような仕切り部材を平面スピーカとして使用したときであっても、本実施例のように周波数分析を行って、特定の条件を満たす騒音については逆位相のキャンセル音を生成しないようにすることで、たとえば車両に本発明を適用した場合の他の車両のクラクションのような警告音は十分聞こえる状態を確保することができる。これにより、警告音までも騒音として消去したり、聞こえにくい程度の小さな音に抑制することがなく、人身に関係する重大な事故を招く危険性を回避することができる。
【００５７】
また、実施例では制御ボックス２０３とマイクロフォン装置２０５の間を無線で接続したが、たとえばマイクロフォンを図示しないテーブルや腰掛けに取り付けておき、有線で制御ボックス２０３との間を配線してもよい。これにより、マイクロフォン装置２０５を使用した場合の電池切れという問題が解消する他、マイクロフォンを身に付けないので、プライバシの保護を図ることもできる。
【００５８】
更に実施例では、しきい値を超えるまでの音圧については騒音に対して通常通りのキャンセル処理を行い、これを超えた分について警告音および継続する音に対処するようにしたが、しきい値を超えた音圧に対して警告音のみの処理を行ったり、所定時間以上継続する音に対してのみキャンセル処理を行うようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の一実施例における騒音キャンセル装置を使用した部屋の要部を表わした要部斜視図である。
【図２】本実施例で使用される平面スピーカの構成を表わした平面図である。
【図３】本実施例の制御ボックスの構成を表わしたブロック図である。
【図４】本実施例のマイクロフォン装置の構成を表わしたブロック図である。
【図５】本実施例の制御部による帯域減衰設定情報の出力制御の様子を表わした流れ図である。
【図６】従来提案された騒音キャンセル装置の構成の概要を表わしたブロック図である。
【符号の説明】
【００６０】
２００  騒音キャンセル装置
２０１  平面スピーカ
２０３  制御ボックス
２０５  マイクロフォン装置
２１４  アコーディオンカーテン
２１６  部屋の使用者
２３１  アクリル板
２３２  エキサイタ
２４１  ＣＰＵ
２４２  制御プログラム等格納部
２４３  制御部
２４６  騒音集音受信部
２４８  周波数分析・音圧測定部
２４９  帯域消去フィルタ部
２５０  逆位相キャンセル音生成部
２５５  オーディオ入力部
２６１  マイクロフォン
【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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