(57)【要約】【課題】マイクロホンとスピーカの周囲の音場条件の影響を軽減するとともに、マイクロホンの削減と配線の半減を可能にする騒音低減装置を提供する。【解決手段】入射音を受けて音圧を電圧に変換する第１の変換手段と、第１の変換手段の出力の位相を所定の制御アルゴリズムに基づいて反転して出力する制御回路と、その逆位相の出力を増幅するパワーアンプと、その増幅された出力を受けて入射音と逆位相の音を出力する第２の変換手段とを有し、入射音を逆位相の音により打ち消して壁面を透過する透過音又は壁面から反射される反射音を低減する騒音低減装置において、第１の変換手段と第２の変換手段として音圧−電圧変換特性と電圧−音圧変換特性を有する一つのスピーカを用い、そのスピーカから制御回路に入力する電気信号に重畳するパワーアンプからの出力信号を除去して誤差信号を生成して制御回路に入力する誤差検出回路を付加した。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射音を受けて音圧を電圧に変換する第１の変換手段と、第１の変換手段の出力の位相を所定の制御アルゴリズムに基づいて反転して出力する制御回路と、その逆位相の出力を増幅するパワーアンプと、その増幅された出力を受けて入射音と逆位相の音を出力する第２の変換手段とを有し、入射音を逆位相の音により打ち消して壁面を透過する透過音又は壁面から反射される反射音を低減する騒音低減装置において、
第１の変換手段と第２の変換手段として音圧−電圧変換特性と電圧−音圧変換特性を有する一つのスピーカを用い、そのスピーカから前記制御回路に入力する電気信号に重畳する前記パワーアンプからの出力信号を除去して誤差信号を生成して前記制御回路に入力する誤差検出回路を付加したことを特徴とする騒音低減装置。
【請求項２】
誤差信号をスピーカの特性などに応じて予め設定されている補正値により補正してスピーカに加わる音圧を得るための音圧補正回路と、制御回路から出力される信号の電圧をパワーアンプの出力電圧と同等に補正する電圧補正回路とが付加されたことを特徴とする請求項１に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、音場境界への入射音に対して逆位相の音を出力して、音場境界の透過音又は反射音を低減する音場境界制御型のアクティブ・ノイズ・コントロール（以下、ＡＮＣという。）の技術を適用した騒音低減装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
音場境界を形成する壁面に入射する音を検出し、その音に対してスピーカから逆位相の音を出力して、壁面の透過音や反射音を低減する音場境界制御型のＡＮＣを適用した騒音低減装置は、非特許文献１に各種提案されている。
【非特許文献１】２００６年７月発行、日本音響学会編  音響テクノロジーシリーズ９「アクティブ・ノイズ・コントロール」  １４４〜１５６頁
【０００３】
音場境界制御型のＡＮＣを適用した従来の透過音低減装置は、図４に示すように、壁の中又は壁面の音源側に設けられて入射音Ｓの音響エネルギーを電気エネルギーに変換する（音を検出する）誤差マイクロホン１１と、マイクロホンの出力を増幅するマイクロホンアンプ１２と、増幅された電気信号の逆位相の信号を所定の制御アルゴリズムに基づいて生成して出力する制御回路１３と、その逆位相の信号を増幅するパワーアンプ１４と、壁の中又は壁面の音源側に設けられて、その増幅された信号の電気エネルギーを音響エネルギーに変換して、入射音Ｓと逆位相の音を出力するスピーカ１５とから構成され、入射音Ｓを逆位相の音により打ち消して壁面を透過する透過音ｓｔを低減するものである。
【０００４】
また、音場境界制御型のＡＮＣを適用した従来の反射音低減装置は、図５に示すように、図４のものと同様のマイクロホン１１と、マイクロホンアンプ１２と、制御回路１３と、パワーアンプ１４と、スピーカ１５とから構成され、入射音Ｓを逆位相の音により打ち消して壁面からの反射音ｓｒを低減するものである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、ＡＮＣを適用した上記の従来の騒音低減装置は、音を検出するマイクロホン１１と逆位相の音を出力するスピーカ１５とを構成要素の一部としており、マイクロホン及びそれに伴う配線が必要である。また、マイクロホンとスピーカの位置が異なるため、マイクロホンとスピーカを取り付ける周囲の音場条件の影響を受けやすい。さらに、実装する場合には、上記構成要素１１〜１５を１セットとして音場境界面に沿って多数配置するが、各セットにマイクロホンとスピーカが必要になるなど、部品及び配線が多数必要となるとともに、取付け工数が多くなるという問題があった。
【０００６】
そこで、本発明は、マイクロホンとスピーカの周囲の音場条件の影響を軽減するとともに、マイクロホンの削減と配線の半減を可能にする騒音低減装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明は、入射音を受けて音圧を電圧に変換する第１の変換手段と、第１の変換手段の出力の位相を所定の制御アルゴリズムに基づいて反転して出力する制御回路と、その逆位相の出力を増幅するパワーアンプと、その増幅された出力を受けて入射音と逆位相の音を出力する第２の変換手段とを有し、入射音を逆位相の音により打ち消して壁面を透過する透過音又は壁面から反射される反射音を低減する騒音低減装置において、第１の変換手段と第２の変換手段として音圧−電圧変換特性と電圧−音圧変換特性を有する一つのスピーカを用い、そのスピーカから前記制御回路に入力する電気信号に重畳する前記パワーアンプからの出力信号を除去して誤差信号を生成して前記制御回路に入力する誤差検出回路を付加したことを特徴としている。
【０００８】
本発明の他の例は、誤差信号をスピーカの特性などに応じて予め設定されている補正値により補正してスピーカに加わる音圧を得るための音圧補正回路と、制御回路から出力される信号の電圧をパワーアンプの出力と同等に補正する電圧補正回路とが付加されていることを特徴としている。
【０００９】
また、誤差検出回路は、その前段又はその内部にレベル調整回路を有することを特徴としている。
さらに、電圧補正回路は、その内部又はその後段にレベル調整回路を有することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１の発明によれば、音場境界制御システムのスピーカと音圧を検出するためのマイクロホンを兼用するので、マイクロホンとスピーカの周囲の音場条件の影響が低減されるとともに、マイクロホンの削減及び配線の半減が可能である。
請求項２の発明によれば、パワーアンプ及びスピーカの特性を補正してスピーカに加わる音圧の信号を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
次に、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。図１は本発明を透過音低減装置に適用した場合の構成を示すブロック図、図２は図１のイ、ロ、ハ、ニ、ホの各点における信号波形を示す波形図、図３は本発明を反射音低減装置に適用した場合の構成を示すブロック図である。
【００１２】
図１の透過音低減装置Ａは、スピーカ１、レベル調整回路２、誤差検出回路３、音圧補正回路４，制御回路５，パワーアンプ６，電圧補正回路７、及びレベル調整回路８を有している。これらの構成要素で１セットが構成され、多数のセットのスピーカ１が音場境界自体を形成するように、又は、音場境界を形成する壁面の中あるいは壁面の音源側に、相互に独立して並置される。
【００１３】
スピーカ１は、音圧−電圧変換特性と電圧−音圧変換特性を有するスピーカ、すなわち、外部から電気を印加されると音を発生し、逆に音を加えられると電気を発生するスピーカであり、マグネチックスピーカやピエゾスピーカ等を用いることができる。スピーカ１が入射音により発生する電気は、レベル調整回路２を経て、誤差検出回路３に与えられるように構成されている。
【００１４】
誤差検出回路３は、二つのレベル調整回路２，８から与えられる信号の誤差を求め、スピーカ１に入射する音圧により発生する誤差信号を音圧補正回路４に出力するように構成されている。誤差検出回路３は、オペアンプなどで構成することができる。
【００１５】
音圧補正回路４は、スピーカ１の音圧−電圧変換特性の補正を行い、誤差検出回路３から誤差信号を入力し、入射音の音圧に比例する音圧信号に変換して制御回路５に出力するように構成されている。音圧補正回路４は、増幅器、フィルタ回路、移相回路により構成することができる。
【００１６】
制御回路５は、入射音と逆位相の音をスピーカ１から発生させるための電気信号を生成して、出力するものであり、従来の制御回路と同様に、スピーカ１よりも音源側に存在する壁面（表面材）の流れ抵抗、空気密度、音速、表面材からスピーカまでの距離などを素因として演算をして、適切な逆位相を有する所定の制御信号を出力するように構成されている。制御回路５は、増幅器、フィルタ回路、移相回路により構成することができる。
【００１７】
制御回路５は、その出力する制御信号がパワーアンプ６と電圧補正回路７に与えられるように、これらに接続されている。
パワーアンプ６は、入力する制御信号を所定の電圧に増幅してスピーカ１に入力して、これを駆動するように構成されている。
また、電圧補正回路７は、制御回路５の出力電圧をパワーアンプ６の特性を模擬した電圧に補正するものである。このような電圧補正回路には、スピーカ１を駆動するパワーアンプ６と同じ形式のパワーアンプを用いることにより実現することができる。また、パワーアンプ６と同等の特性をオペアンプなどで模擬することも可能である。
【００１８】
上記構成による一貫した作用を説明すると、スピーカ１の端子電圧と、制御回路５の出力電圧を電圧補正回路７によりパワーアンプ６の特性を模擬して補正した後の電圧とを、それぞれレベル調整回路２，８によりレベル調整をした後に、誤差検出回路３により両者の電圧間の誤差を求め、スピーカ１に入射する音圧により発生した誤差信号を音圧補正回路４に出力する。音圧補正回路４では、スピーカ１の音圧−電圧変換特性の補正を行い、誤差信号を音圧信号に変換して制御回路５に出力する。制御回路５では、音圧信号からパワーアンプの特性とスピーカの音響出力特性を考慮して、スピーカ１に加わる音圧に対して逆位相の音圧を発生する信号を出力する。
【００１９】
上述のように、マグネチックスピーカやピエゾスピーカ等は、外部から電気を印加されると、音を発生する。逆にこれらのスピーカに音を加えると電気を発生し、スピーカに加わる音圧を検出することができる。スピーカで検出した音圧に対応する逆位相の音をスピーカに加える際はパワーアンプが使用される。しかし、パワーアンプの出力インピーダンスは０ではないため、スピーカに音圧が加わった場合に、スピーカが発生する電圧がパワーアンプ出力電圧に誤差電圧として重畳する。そこで、本発明では、制御音を出すスピーカの端子電圧から制御回路への出力電圧をパワーアンプの特性を模擬して補正して得られる電圧により相殺することにより、スピーカに加わる音圧を検出して、音場境界制御システムのマイクロホン及びその配線の削減を可能にしたものである。
【００２０】
上記音圧補正回路４の機能は、制御回路５の機能に含めることも可能である。また、レベル調整回路８の機能は、電圧補正回路７の機能に含めることも可能である。さらに、誤差検出回路３、音圧補正回路４、制御回路５及び電圧補正回路７の機能は、アナログ回路でも、デジタル的手法（ＤＳＰ、コンピュータ等）でも実現可能である。
【００２１】
図３に示すように、反射型騒音低減装置Ｂは、図１の透過型騒音低減装置Ａと同様の構成要素１〜８を有している。図１の例は、入射音Ｓがスピーカ１を透過する形に各構成要素が配置されているのに対し、図３の例では、スピーカ１が入射音Ｓを減衰して反射するように配置されている点が異なるだけである。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明を透過音低減装置に適用した場合の構成を示すブロック図。
【図２】図１のイ〜ホの各点における信号波形を示す波形図。
【図３】本発明を反射音低減装置に適用した場合の構成を示すブロック図。
【図４】音場境界制御型のＡＮＣを適用した従来の透過音低減装置の構成を示すブロック図。
【図５】音場境界制御型のＡＮＣを適用した従来の反射型低減装置の構成を示すブロック図。
【符号の説明】
【００２３】
Ａ，Ｂ      騒音低減装置
Ｓ          入射音
ｓｔ        透過音
ｓｒ        反射音
１          スピーカ
３          誤差検出回路
４          音圧補正回路
５          制御回路
６          パワーアンプ
７          電圧補正回路
【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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