JP2021523402A - ノイズ減衰のためのマルチバンド周波数ターゲティング - Google Patents

Abstract

実施形態は、アクティブサウンドキャンセリング特性を有するシステム、アクティブサウンドキャンセリング特性を有する窓割りユニット、アクティブサウンドキャンセリング特性を有する後付けユニット及び関連する方法を含む。一実施形態では、システムは、透明ペインの振動を検出するためのセンシング要素及び／又は透明ペインに入射する音を検出するように構成された音入力デバイスと、透明ペインを振動させるように構成された振動発生器と、サウンドキャンセレーション制御モジュールとを含むサウンドキャンセレーションデバイスを含み得る。サウンドキャンセレーション制御モジュールは、２つ以上の離散周波数帯域における透明ペインの検出された振動を評価することができる。サウンドキャンセレーション制御モジュールは、振動発生器に透明ペインを振動させ、２つ以上の離散周波数帯域の音波に相殺的干渉を生じさせることができる。

Description

本出願は、全ての指定国の出願人である米国籍企業のＡＮＤＥＲＳＥＮ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ並びに全ての指定国の発明者である米国国民のＤａｖｉｄ Ｄ．Ｐｌｕｍｍｅｒ、米国国民のＴｏｄｄ Ｒｏｂｅｒｔ Ｄｕｂｅｒｓｔｅｉｎ及び米国国民のＫｅｖｉｎ Ｔ．Ｆｅｒｅｎｃの名義で２０１９年５月３日にＰＣＴ国際特許出願として出願され、２０１８年５月４日に出願された米国仮特許出願第６２／６６７，１３８号明細書に対する優先権を主張するものであり、その内容の全体が参照により本明細書中に組み込まれる。

本明細書の実施形態は、アクティブサウンドキャンセリング特性を有するシステム、アクティブサウンドキャンセリング特性を有する窓割りユニット、アクティブサウンドキャンセリング特性を有する後付けユニット及び関連する方法に関する。

音は、圧力波である。アクティブノイズキャンセレーションは、一般に、元の音と同じ振幅を有するが、逆位相（逆相としても知られる）を有する音波を放出することにより機能する。波は、干渉と呼ばれるプロセスで組み合わされて新たな波を形成し、互いを効果的に打ち消し合う。これは、相殺的干渉として周知である。

本明細書で使用する場合、窓割りユニットは、構造体のフレーム又は壁の開口部内に配置される窓及び扉などの物品である。窓割りユニットは、典型的には、それらを取り囲む壁の部分と実質的に異なる構造を有する。特に、多くの窓割りユニットは、透明部分を含み、開放されるように設計されている。それらのかなりの違いのため、窓割りユニットは、一般に、断熱特性、音透過特性等の観点において通常の壁の構造と非常に異なって機能する。

ミスマッチガラス、積層ガラス、雨戸、二重ユニット等を含む窓割りユニットの音透過を低減するための様々な手法が試みられてきた。

実施形態は、アクティブサウンドキャンセリング特性を有するシステム、アクティブサウンドキャンセリング特性を有する窓割りユニット、アクティブサウンドキャンセリング特性を有する後付けユニット及び関連する方法を含む。一実施形態では、アクティブノイズキャンセレーションシステムが含まれる。システムは、透明ペインに接続されるように構成されたサウンドキャンセレーションデバイスを含み得る。サウンドキャンセレーションデバイスは、透明ペインの振動を検出するように構成された振動センサ及び透明ペインに入射する音を検出するように構成された音入力デバイスの少なくとも１つを含むセンシング要素を含み得る。サウンドキャンセレーションデバイスは、透明ペインを振動させるように構成された振動発生器と、センシング要素及び振動発生器と直接的又は間接的に通信するサウンドキャンセレーション制御モジュールとを更に含み得る。サウンドキャンセレーション制御モジュールは、２つ以上の離散周波数帯域における透明ペインの検出された振動を評価することができる。サウンドキャンセレーション制御モジュールは、振動発生器に透明ペインを振動させ、２つ以上の離散周波数帯域の音波に相殺的干渉を生じさせることができる。他の実施形態も本明細書に含まれる。

一実施形態では、アクティブサウンドキャンセリング特性を有する窓割りユニットが含まれる。窓割りユニットは、フレーム内に取り付けられた断熱グレイジングユニットを含み得る。断熱グレイジングユニットは、外側透明ペインと、内側透明ペインと、外側透明ペインと内側透明ペインとの間に配置された内部空間と、外側透明ペインと内側透明ペインとの間に配置されたスペーサユニットとを含み得る。アクティブノイズキャンセレーションシステムも含まれ得る。アクティブノイズキャンセレーションシステムは、外側透明ペイン及び内側透明ペインの少なくとも１つに接続されるように構成されたサウンドキャンセレーションデバイスを含み得る。サウンドキャンセレーションデバイスは、透明ペインの振動を検出するように構成された振動センサ及び透明ペインに入射する音を検出するように構成された音入力デバイスの少なくとも１つを含むセンシング要素を含み得る。サウンドキャンセレーションデバイスはまた、透明ペインを振動させるように構成された振動発生器と、センシング要素及び振動発生器と直接的又は間接的に通信するサウンドキャンセレーション制御モジュールとを含み得る。サウンドキャンセレーション制御モジュールは、２つ以上の離散周波数帯域における透明ペインの検出された振動を評価することができる。サウンドキャンセレーション制御モジュールは、振動発生器に透明ペインを振動させ、２つ以上の離散周波数帯域の音波に相殺的干渉を生じさせることができる。

一実施形態では、アクティブサウンドキャンセリング特性を有する窓ユニットが含まれる。窓ユニットは、透明ペインと、アクティブノイズキャンセレーションシステムとを含み得る。アクティブノイズキャンセレーションシステムは、透明ペインに接続されるように構成されたサウンドキャンセレーションデバイスを含み得る。サウンドキャンセレーションデバイスは、透明ペインの振動を検出するように構成された振動センサ及び透明ペインに入射する音を検出するように構成された音入力デバイスの少なくとも１つを含むセンシング要素を含み得る。サウンドキャンセレーションデバイスはまた、透明ペインを振動させるように構成された振動発生器と、センシング要素及び振動発生器と直接的又は間接的に通信するサウンドキャンセレーション制御モジュールとを含み得る。サウンドキャンセレーション制御モジュールは、２つ以上の離散周波数帯域における透明ペインの検出された振動を評価することができる。サウンドキャンセレーション制御モジュールは、振動発生器に透明ペインを振動させ、２つ以上の離散周波数帯域の音波に相殺的干渉を生じさせることができる。

一実施形態では、材料のペインに入射する音を減衰させる方法が含まれる。方法は、振動センサ及び音入力デバイスの少なくとも１つを含むセンシング要素で材料のペインの振動を検出することと、２つ以上の離散周波数帯域で振動を発生させて、材料のペインの振動を生じさせる入射音波に相殺的干渉を生じさせることとを含み得る。

本発明の概要は、本願の教示の一部の概要であり、本対象の排他的又は網羅的処理であることを意図するものではない。更なる詳は、詳細な説明及び添付の特許請求の範囲に記載されている。他の態様は、以下の詳細な説明を読んで理解し、その一部をなす図面を見ることで当業者に明らかとなるであろう。それらの各々は、限定的な意味で解釈されるべきではない。本明細書の範囲は、添付の特許請求の範囲及びそれらの法的均等物によって定義される。

態様は、以下の図面と共により詳細に理解され得る。

外部で発生するノイズが窓割りユニットをどのように通過することができるかを示す概略図である。 本明細書の様々な実施形態によるノイズキャンセレーションシステムの概略側面図である。 本明細書の様々な実施形態によるノイズキャンセレーションシステムの概略側面図である。 本明細書の様々な実施形態によるノイズキャンセレーションシステムの概略側面図である。 本明細書の様々な実施形態によるノイズキャンセレーションシステムの概略側面図である。 本明細書の様々な実施形態によるノイズキャンセレーションシステムの概略側面図である。 本明細書の様々な実施形態によるノイズキャンセレーションシステムの概略側面図である。 本明細書の様々な実施形態によるノイズキャンセレーションシステムの概略側面図である。 本明細書の様々な実施形態によるノイズキャンセレーションシステムの概略側面図である。 本明細書の様々な実施形態によるノイズキャンセレーションシステムの概略側面図である。 サウンドキャンセレーションシステムの構成要素のブロック図である。 本明細書の様々な実施形態によるノイズキャンセレーションシステムの概略側面図である。 本明細書の様々な実施形態によるノイズキャンセレーションシステムの概略側面図である。 例示的な二重ペイン窓割りユニットを通過する周波数を示す音の周波数スペクトルである。 広帯域キャンセレーション手法を用いた、例示的な二重ペイン窓割りユニットを通過する音の減衰量を示す音の周波数スペクトルである。 本明細書の様々な実施形態によるサウンドキャンセレーションが対象とする周波数帯域を示す音の周波数スペクトルである。 本明細書の様々な実施形態によるサウンドキャンセレーションが対象とする周波数帯域を示す音の周波数スペクトルである。

実施形態には、様々な変更形態及び代替形態の余地があるが、その詳細を例及び図面で示し、詳述する。しかしながら、本明細書の範囲は、記載される特定の実施形態に限定されないことを理解すべきである。反対に、本明細書の趣旨及び範囲内に入る変更形態、均等物及び代替形態を網羅することが意図される。

住宅又は住居に関連して、窓割りユニットは、不要な騒音が住宅又は住居の内部に入るための自然な経路である。例えば、飛行機、トラック、列車及び芝刈り機は、全て一般的な騒音発生源であり、それらの大音量の音は、昼夜を問わず、窓割りユニットを容易に通過して建物の居住者の邪魔になる可能性がある。これらの望ましくない音の音量を低減すると、内部空間をより平和で楽しいものにすることができる。

本明細書の様々な実施形態では、外部で発生する音の音量は、そのような音を検出して、その後、複数ペイン窓割りユニットの内側ペインを操作し、住居又は構造体の内側空間に到達する音を相殺するか又は大幅に減衰させることによって低減することができる。いくつかの実施形態では、音の透過率を低減するために、内側ペインは、内側透明ペインに反力を提供するように操作され得る。

いくつかの実施形態では、外部のノイズは、窓割りユニットの外側ペインに接触するとき（又はその直前又は直後）にマイクロフォン、圧力センサ又は振動センサによって収集される。その後、信号は、処理されて逆位相キャンセリング信号を生成し、その後、ノイズの相殺が発生し得る内側ペインに逆位相キャンセリング信号が適用される。

理論によって拘束されることを意図するものではないが、特定の帯域幅を対象としたキャンセリング音又は圧力波の生成は、広い周波数範囲にわたってキャンセリング音又は圧力波を生成することに比べてより効率的であり、且つ場合により、より大きい平均音減衰量をもたらすことができると考えられる。

したがって、いくつかの実施形態では、透明ペインに接続されるように構成されたサウンドキャンセレーションデバイスを有するアクティブノイズキャンセレーションシステムが含まれる。サウンドキャンセレーションデバイスは、透明ペインの振動を検出するように構成された振動センサ及び透明ペインに入射する音を検出するように構成された音入力デバイスの少なくとも１つを含むセンシング要素を含み得る。サウンドキャンセレーションデバイスは、透明ペインを振動させるように構成された振動発生器も含み得る。サウンドキャンセレーションデバイスは、センシング要素及び振動発生器と直接的又は間接的に通信するサウンドキャンセレーション制御モジュールも含み得る。サウンドキャンセレーション制御モジュールは、２つ以上の離散周波数帯域における透明ペインの検出された振動を評価することができる。更に、サウンドキャンセレーション制御モジュールは、振動発生器に透明ペインを振動させ、２つ以上の離散周波数帯域の音波に相殺的干渉を生じさせることができる。ここで、図に関する様々な態様を示す。

ここで、図１を参照すると、住居又は構造体の外部１２０で発生するノイズがどのように窓割りユニット１０６を通過し、内側空間１２２に入ることができるかを示す概略図が示される。ノイズは、多くの異なる手法で発生し得る。この例では、ノイズ源としてトラック１２４が示されるが、芝刈り機、飛行機、道路、列車等のような他のものでもあり得ることが理解されるであろう。音は、窓割りユニット１０６の外側ペイン１１０に最初に接触し、その後、内部空間１１４を通過し、住居又は構造体の内側空間１２２に入る前に内側ペイン１１２に接触することができる。窓割りユニット１０６は、フレーム１０８を含み得、上に上部壁部分１０２と下に下部壁部分１０４とを有する壁の開口部内に配置され得る。しかしながら、上部壁部分１０２及び下部壁部分１０４は、これらの部分を通過する音が窓割りユニットに対して少なくなるようにより厚いことができ、且つ異なる材料で形成され得る。したがって、この例では、内側空間１２２に入る前にノイズが通過する最後の箇所は、内側ペイン１１２である。

ここで、図２を参照すると、本明細書の様々な実施形態によるノイズキャンセレーションシステム２００の概略側面図が示される。この例では、窓割りユニットは、外側ペイン１１０と、内側ペイン１１２と、外側ペイン１１０と内側ペイン１１２との間に配置された内部空間１１４とを有する断熱グレイジングユニットを含む。断熱グレイジングユニットは、外側ペイン１１０と内側ペイン１１２との間にスペーサユニット２０６（又はアセンブリ）を更に含み得る。断熱グレイジングユニットは、フレーム１０８内に配置され得る。

ノイズキャンセレーションシステム２００は、外側ペイン１１０に接続された外側モジュール２０２を含むアクティブノイズキャンセレーションシステムを含み得る。外側モジュール２０２は、筺体２０４を含み得る。外側モジュール２０２は、取付プラットフォーム２１４（又はプレート）を介して外側ペイン１１０に取り付けられ得る。取付プラットフォーム２１４は、外側ペイン１１０に（永久的又は一時的に）接着接合され得る。いくつかの実施形態では、取付プラットフォーム２１４は、吸引カップ又は類似の構造を使用して外側ペイン１１０に取り付けられ得る。

外側モジュール２０２は、音入力デバイス２０８を含み得る。例示的な音入力デバイスについて、以下でより詳細に説明する。音入力デバイス２０８（又は集音デバイス、マイクロフォン、圧力センサ、振動センサ等）は、音を検出し、この音から信号を生成することができる。外側ペイン１１０に対する音入力デバイス２０８の位置は、様々であり得ることが理解されるであろう。いくつかの実施形態では、音入力デバイス２０８は、外側ペイン１１０に接触することができる。しかしながら、他の実施形態では、音入力デバイス２０８は、外側ペイン１１０から間隔を置いて配置され得る。例えば、いくつかの実施形態では、音入力デバイス２０８（例えば、音を記録する音入力デバイスの部分）は、外側ペイン１１０の外側表面から少なくとも約１、２、３、４、５、７．５、１０、１５又は２０ミリメートル離れ得る。いくつかの実施形態では、音入力デバイス２０８は、上界が下界よりも大きいことを条件として、前述の距離のいずれかが範囲の上界又は下界として機能し得る範囲内の距離にあり得る。

外側モジュール２０２は、信号エミッタ２１０も含み得る。信号エミッタ２１０は、音入力デバイス２０８から受信された信号に基づいて信号を放出するように構成され得る。

アクティブノイズキャンセレーションシステムはまた、内側ペイン１１２に接続された内側モジュール２２２を含み得る。内側モジュール２２２は、筺体２２４を含み得る。内側モジュール２２２は、取付プラットフォーム２３４（又はプレート）を介して内側ペイン１１２に取り付けられ得る。取付プラットフォーム２３４は、内側ペイン１１２に（永久的又は一時的に）接着接合され得る。いくつかの実施形態では、取付プラットフォーム２３４は、吸引カップ又は類似の構造を使用して内側ペイン１１２に取り付けられ得る。内側モジュール２２２は、外側モジュール２０２の信号エミッタ２１０から信号を受信するための信号受信機２３０を含み得る。内側モジュール２２２は、内側ペイン１１２を振動させるように構成された振動発生器２３８も含み得る。例示的な振動発生器の態様について、以下でより詳細に説明する。

上述のように、外側モジュール２０２の信号エミッタ２１０は、内側モジュール２２２の信号受信機２３０によって受信される信号を放出することができる。いくつかの実施形態では、信号エミッタ２１０は、ＲＦ信号、光学信号、赤外線信号等などの無線信号を放出することができる。したがって、信号受信機は、光センサ、ＲＦアンテナ等を含み得る。この信号は、外側モジュール２０２の音入力デバイス２０８によって検出された音に関するデータを含み得る。いくつかの実施形態では、信号は、アナログ信号であり得る。他の実施形態では、信号は、デジタル信号であり得る。例えば、外側モジュール２０２は、外側モジュール２０２によって受信された音を表すデジタル信号を生じさせるために、アナログ／デジタル変換器を含み得る。いくつかの実施形態では、信号は、音入力デバイス２０８によって検出された音に関する未処理データを反映し得る。他の実施形態では、信号は、１つ以上の処理工程が行われた後のデータを反映し得る。音入力デバイス２０８は、プリント回路基板２１６又は外側モジュール２０２の内部の他の構造部材に接続され得る。

内側モジュール２２２は、電源入力ポート２３６に接続する電源入力線２２８によって電力供給され得る。いくつかの実施形態では、電源入力線２２８は、電源入力ポート２３６から取り外され得る。しかしながら、他の実施形態では、電源入力線２２８は、電源入力ポート２３６に固定されている。

いくつかの実施形態では、ノイズキャンセレーションシステム２００は、内側モジュール２２２から外側モジュール２０２に電力を伝達するための構成要素を含み得る。しかしながら、他の実施形態は、このような特徴を含まず、電力は、内側モジュール２２２と外側モジュール２０２とに完全に別々に供給され得る。図示される実施形態では、内側モジュール２２２は、誘導電力伝送エミッタ２３２を含むことができ、外側モジュール２０２は、誘導電力伝送受信機２１２を含むことができる。このようにして、電力は、内側モジュール２２２から外側モジュール２０２に誘導的に伝達され、別個の電源線を外側モジュール２０２に接続する必要性を排除することができる。誘導電力伝送エミッタ２３２は、プリント回路基板２２６又は内側モジュール２２２の内部の他の構造部材に接続され得る。

いくつかの実施形態では、外側ペイン自体が、音を検出するか又は音を検出するための機構の一部分として使用され得る。例えば、外から外側ペインに当たる音波の代わりとして、外側ペインの振動を検出して使用することができる。これは、図２に関して上述したものなどの別個の集音デバイスに追加すること又はその代替とすることができる。ここで、図３を参照すると、本明細書の様々な実施形態によるノイズキャンセレーションシステム２００の概略側面図が示される。この実施形態では、外側ペイン１１０自体が集音デバイス、マイクロフォン又はその一部として機能し得る。例えば、外側ペイン１１０の振動を検知することができる。振動は、外側ペイン１１０が受けた音又は他に外側ペイン１１０に当たった音を示すものであり得る。特に、加速度計又は類似のデバイスなどのデバイス３０２は、外側ペイン１１０の振動を検出し、振動から信号を生成することができる。

前述のように、外側ペイン１１０は、内側ペイン１１２から内部空間１１４によって分離され得る。外側モジュール２０２はまた、送電用受信機２１２と信号エミッタ２１０とを含み得る。内側モジュール２２２はまた、送電用エミッタ２３２と、信号受信機２３０と、振動発生器２３８とを含み得る。

外側ペイン１１０の振動は、多くの異なる手法で検知され得ることが理解されるであろう。いくつかの実施形態では、外側ペイン１１０の振動を検知するために圧電デバイスが使用され得る。圧電デバイスは、機械的応力又は振動に曝されると交流電圧を生成する。いくつかの実施形態では、外側ペインの振動を検知するために屈曲センサが使用され得る。いくつかの屈曲センサは、センサが曲がると抵抗が変化する可変抵抗器として機能し得る。

ここで、図４を参照すると、本明細書の様々な実施形態によるノイズキャンセレーションシステム２００の概略側面図が示される。この実施形態では、外側ペイン１１０は、第１のシート４０２と第２のシート４０６とを含むことができ、圧電デバイス４０４が第１のシート４０２と第２のシート４０６との間に挟まれている。外側ペイン１１０が振動すると、圧電デバイス４０４によって信号が生成され得る。信号は、信号線４０８を介して内側モジュール２２２に伝達され得る。しかしながら、いくつかの実施形態では、信号は、内側モジュール２２２に無線で伝達され得る。

しかしながら、圧電デバイスは、振動を検出するよう動作するために２つのペイン間に挟まれる必要はないことが理解されるであろう。例えば、いくつかの実施形態では、圧電デバイスは、外側ペイン１１０の内側又は外側のいずれかに取り付けられ得る。ここで、図５を参照すると、本明細書の様々な実施形態によるノイズキャンセレーションシステム２００の概略側面図が示される。この実施形態では、圧電要素５０２は、外側ペイン１１０の内部表面に付着している。外側ペイン１１０が振動すると、圧電要素５０２によって信号が生成され得る。信号は、信号回路の一部を形成し得る信号線４０８を介して内側モジュール２２２に伝達され得る。しかしながら、いくつかの実施形態では、信号は、内側モジュール２２２に無線で伝達され得る。

いくつかの実施形態では、外側ペインの振動は、内側モジュール２２２又は内側ペイン１１２の内部の別のデバイスのみから検出され得る。ここで、図６を参照すると、本明細書の様々な実施形態によるノイズキャンセレーションシステム２００の概略側面図が示される。この実施形態では、内側モジュール２２２と関連付けられた光エミッタ／受信機６０２が光ビーム６０４を放出することができ、光ビーム６０４は、エミッタ／受信機６０２によって受信される前に外側反射器６０６から跳ね返ることができる。いくつかの実施形態では、エミッタと受信機とは、２つの別個の構成要素であり、他の実施形態では、これらは、１つの構成要素である。いくつかの実施形態では、光ビームは、レーザービームのようなコヒーレント光であり得る。他の実施形態では、光ビームは、赤外線、紫外線、可視光線等であり得る。外側ペイン１１０の振動は、光ビーム６０４がエミッタ／受信機６０２によって受信される際に光ビーム６０４の偏向として顕在化し得る。これらの偏向は、次いで、入力音を反映する信号に処理され得る。

図６は、外側反射器６０６を示すが、この別個の構造体は、いくつかの実施形態から除外され得ること又はいくつかの実施形態では異なる位置にあり得ることが理解されるであろう。例えば、いくつかの実施形態では、反射器は、外側ペインの内部表面上に配置され得る。いくつかの実施形態では、外側ペインの内部表面自体が有効な反射器として機能し得る。いくつかの実施形態では、ガラスペイン上などのペイン上のコーティングが反射器として機能し得る。いくつかの実施形態では、ガラス上のｌｏｗ−ｅコーティングが反射器として機能し得る。

いくつかの実施形態では、ノイズ／音検出機能は、内側モジュール２２２内で全てノイズキャンセレーション機能と結合することができ、別個の外側モジュールの必要性を排除する。ここで、図７を参照すると、本明細書の様々な実施形態によるノイズキャンセレーションシステム２００の概略側面図が示される。ノイズキャンセレーションシステム２００の内側モジュール２２２は、音又は振動センサ７０２を含み得る。音又は振動センサ７０２は、内側ペイン１１２の振動を検出することができる。本明細書で示される図の多くは、２つのガラスペインを含むが、本明細書の様々な実施形態は、単一の透明ペイン又は３つ以上のペインを含むグレイジングユニットで機能することが理解されるであろう。更に、本明細書のユニットは、商業建物及び住宅建物の窓割りユニット、車両のための窓ユニット等を含む多くの状況で使用され得ることを認識されたい。

いくつかの実施形態では、内側ペイン１１２を振動させるために使用されるものと同じデバイスを、内側ペイン１１２の振動を検出するためにも使用することができる。ここで、図８を参照すると、本明細書の様々な実施形態によるノイズキャンセレーションシステム２００の概略側面図が示される。この実施形態では、振動発生器２３８は、内側ペイン１１２の振動を検出するため及び内側ペイン１１２の振動の相殺を生じさせるための両方に使用され得る。

ノイズキャンセレーションシステムのいくつかの実施形態では、その構成要素（いくつか又は全て）は、外側ペイン１１０と内側ペイン１１２との間に配置され得る。例えば、いくつかの実施形態では、ノイズキャンセレーションシステムの構成要素は、スペーサユニット２０６と、外側ペイン１１０及び内側ペイン１１２の縁部との間に配置され得る。しかしながら、いくつかの実施形態では、ノイズキャンセレーションシステムの構成要素は、スペーサユニット２０６の上方に配置され得る。

ここで、図９を参照すると、本明細書の様々な実施形態によるノイズキャンセレーションシステム２００の概略側面図が示される。振動又はノイズ検出構成要素９０２が外側ペイン１１０と内側ペイン１１２との間に配置され得る。振動又はノイズ検出構成要素９０２は、外側ペイン１１０に取り付けられ得、且つ／又は外側ペイン１１０の振動を検出するように構成され得る。振動発生器９０４は、内側ペイン１１２を振動させるように構成され得る。

いくつかの実施形態では、外側ペイン１１０又は内側ペイン１１２の振動を検知する代わりに又はそれに加えて、外側ペイン１１０と内側ペイン１１２との間の内部空間１１４内の圧力及び／又は音が検知され得る。ここで、図１０を参照すると、本明細書の様々な実施形態によるノイズキャンセレーションシステムの概略側面図が示される。内部空間１１４内の圧力及び／又は音を検出するために、マイクロフォン１００２又は振動センサが配置され得る。マイクロフォン１００２は、いくつかの実施形態では、スペーサユニット２０６に取り付けられ得るが、他の実施形態ではスペーサユニット２０６から取り外され得る。

ここで、図１２を参照すると、本明細書の様々な実施形態によるノイズキャンセレーションシステム２００の概略側面図が示される。この実施形態では、音又は振動センサ１２０８（又は他の変換器）がフレーム１２０２の表面に取り付けられている。いくつかの実施形態では、音又は振動センサ１２０８は、フレーム１２０２内に埋め込むことができる。フレーム１２０２は、窓又は扉アセンブリなどの窓割りユニットの一部を形成し得る。音又は振動センサ１２０８からの信号は、信号回路の一部を形成し得る信号線４０８を介して内側モジュール２２２に伝達され得る。しかしながら、いくつかの実施形態では、信号は、内側モジュール２２２に無線で伝達され得る。

本明細書の実施形態は、材料の単一のペインのみを含む構造体又はシステムで機能し得ることが理解されるであろう。ここで、図１３を参照すると、本明細書の様々な実施形態によるノイズキャンセレーションシステム２００の概略側面図が示される。ノイズキャンセレーションシステム２００の内側モジュール２２２は、音又は振動センサ７０２と、振動発生器２３８（表面加振器又は類似のデバイスなど）とを含み得る。音又は振動センサ７０２は、単一のペイン１３１２の材料の振動を検出することができる。いくつかの実施形態では、単一のペイン１３１２は、透明ガラスの単一のペインである。単一のペイン１３１２は、いくつかの実施形態では、接着剤、ポリマー又は様々な他の化合物を用いて互いに接着された２つ以上のガラスシートで構成された積層品であり得る。

ノイズキャンセレーションの効果
上述のように、本明細書のシステムは、構造体の内部で知覚される、構造体の外部から発生する望ましくない音を低減するか又は実質的に除去するのに効果的であり得る。効果の程度は、窓割りユニットからのノイズ源の距離、ノイズの元の音量、ノイズの周波数等を含む多くの要因に基づいて異なり得る。しかしながら、様々な実施形態では、本明細書のシステムは、内部の、ユニットの内側ペインの内部表面から５ｃｍ以内の点で測定した場合、外部から発生するノイズの音量を少なくとも約３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０、２２．５又は２５デシベルだけ低減することができる。いくつかの実施形態では、ノイズ除去は、上界が下界よりも大きいことを条件として、前述の数のいずれかが範囲の上界又は下界として機能し得る範囲内であり得る。

音入力デバイス／振動センサ
音入力（集音）デバイスが本明細書の実施形態に含まれ得る。音入力デバイスは、様々なタイプの指向性応答特性を有するものを含み得る。音入力デバイスは、様々なタイプの周波数応答特性を有するものを含み得る。

本明細書の多くの場合において単一のマイクロフォンについて述べるが、多くの実施形態では複数のマイクロフォンを使用できることが理解されるであろう。いくつかの場合、マイクロフォンは、冗長的に使用され得る。しかしながら、いくつかの場合、マイクロフォンは、それらの位置、周波数応答又は他の特性の点において異なり得る。

いくつかの実施形態では、音入力デバイスは、音響波を電気信号に変換する変換器であり得る。電気信号は、アナログ又はデジタルのいずれかであり得る。

いくつかの実施形態では、音入力デバイスは、具体的には、マイクロフォンであり得る。様々なタイプのマイクロフォンが使用され得る。いくつかの実施形態では、マイクロフォンは、外部偏コンデンサマイクロフォン、プレ偏エレクトレットコンデンサマイクロフォン又は圧電マイクロフォンであり得る。

音は、材料の振動を引き起こすことができる。本明細書の様々な実施形態では、振動センサが含まれる。様々なタイプのデバイスを使用して、振動を検出することができる。振動センサとしては、圧電デバイス（圧電フィルム含むが、これに限定されない）、加速度計（デジタル又はアナログ）、速度センサ等が挙げられ得るが、これらに限定されない。振動センサは、数ある手法の中でもとりわけ、変位、速度及び加速度の１つ以上を検出することにより動作することができる。

本明細書の様々な実施形態では、システムの要素の音及び／又は振動を検出するために加速度計が使用され得る。加速度計は、容量性加速度計、圧電加速度計、電位差加速度計、磁気抵抗加速度計、サーボ加速度計、ひずみゲージ加速器等を含むが、これらに限定されない様々なタイプのものであり得る。

本明細書のいくつかの実施形態では、システムの要素の音及び／又は振動を検出するために速度センサが使用され得る。速度センサとしては、電磁線速度変換器及び電磁速度計用発電機が挙げられ得るが、これらに限定されない。

本明細書のいくつかの実施形態では、音入力デバイス又は振動センサは、１つの構成要素として振動発生器と結合され得る。例として、いくつかの音変換器は、音又は振動の検出及び音又は振動の生成の両方を果たし得る。例えば、従来の音響スピーカは、音又は振動の検出及び音又は振動の生成の両方に使用され得る。

振動発生器
本明細書の様々な実施形態は、振動発生器を含む。本明細書の振動発生器は、直接振動発生器又は間接振動発生器を含み得る。直接振動発生器は、振動を発生させるデバイスと被振動要素との間の直接物理的接触によって振動を生成することができるデバイスである。間接振動発生器は、被振動要素に振動を生成するものの、振動が直接物理的接触によるものではないデバイスである。むしろ、間接振動発生器は、空気を介して圧力波を放出すること及び／又は磁石などの被振動要素若しくはその一部分と直接相互作用することができる様々な電磁場を発生させることなどの様々な間接的手法によって振動を発生させことができる。

振動発生器は、具体的には、従来の音響スピーカ又はその一部分を含み得る。例えば、いくつかの実施形態では、振動発生器は、従来の音響スピーカに類似する構造を含み得るが、コーンを有しない。

いくつかの実施形態では、磁歪材料を使用して振動発生器を形成することができる。磁歪材料は、磁場中で伸張及び収縮する。例示的な磁歪材料は、テルビウムと、鉄と、ジスプロシウムとの合金であるテルフェノール−Ｄである。したがって、振動を発生させるために磁歪材料を様々な磁場に曝し、磁歪型変換器又はアクチュエータを形成することができる。例えば、磁歪材料にワイヤを巻き付け、コイルを形成することができる。磁歪材料又はそれに接続されたものを膜又は本明細書中に記載されるユニットのペインなどの被振動構造体に更に接合させて、電流がワイヤを通過する際にこの材料を動かすことができる。

いくつかの実施形態では、音響加振器は、振動発生器として機能し得る。音響加振器は、様々なタイプのものであり得る。いくつかの実施形態では、音響加振器は、従来の音響スピーカに類似する。いくつかの実施形態では、音響加振器は、従来の音響スピーカに類似するが、コーン、サラウンド、フレーム及び／又はスパイダーの１つ以上など、その特定の構成要素を有しない。いくつかの実施形態では、音響加振器は、ネオジム磁石を含むが、これに限定されない永久磁石を含み得る。音響加振器は、一般にボイスコイルと呼ばれるコイルも含み得る。電流がボイスコイルを流れると、コイルは、電磁石を形成する。電磁石は、永久磁石によって生成された定磁場内に配置され得る。コイルを通る電流が変化すると、永久磁石に対する電磁石の相対的な斥力及び／又は引力が変化し、永久磁石に対するコイルの動きを生じさせ、振動及び／又は音波を生じさせることができる。

いくつかの実施形態では、コイルは、圧力波又は音を生成することができるダイヤフラムに接続され得る。いくつかの実施形態では、コイルは、内側ペインなどの被振動システムの要素に（直接的又は間接的に）接続され得る。いくつかの実施形態では、永久磁石は、内側ペインなどの被振動システムの要素に（直接的又は間接的に）接続され得る。

例示的な音響加振器（又は表面加振器）としては、Ｄａｙｔｏｎ Ａｕｄｉｏ（Ｓｐｒｉｎｇｂｏｒｏ，ＯＨ）、ＰＵＩ Ａｕｄｉｏ Ｉｎｃ．（Ｄａｙｔｏｎ，ＯＨ）及びＳｏｂｅｒｔｏｎ，Ｉｎｃ．（Ｍｉｎｎｅａｐｏｌｉｓ，ＭＮ）から市販されているものが挙げられ得る。

いくつかの実施形態では、圧電振動発生器が振動発生器として機能し得る。例えば、圧電振動発生器は、被振動システムの要素に（直接的又は間接的に）接続され得る圧電材料を含む。電荷が圧電材料に印加されると機械的応力を発生させることができる。これにより、電荷が変化すると振動を生じさせることができる。

非窓割り用途
本明細書の多くの実施形態は、扉、窓及び類似の構造体などの窓割りユニットに関するものであるが、本明細書の構成要素及び主要なものは、非窓割り用途にも有用に適用され得ることが理解されるであろう。例えば、透明の外側ペイン及び内側ペインの代わりに、システムは、合板、配向性ストランドボード、パーティクルボード、シートロック、ポリマーシート及び他のシート材料など、建設材料の外側シート及び内側シートを有する構造部材に関連しても機能し得る。

一実施形態では、アクティブサウンドキャンセリング特性を有する建築材料ユニットが含まれ得る。建築材料ユニットは、材料の外側シートと、材料の内側シートと、材料の外側シートと内側シートとの間に配置された内部空間とを有し得る。ユニットは、外側シートに接続された外側モジュールを含むアクティブノイズキャンセレーションシステムも含み得る。外側モジュールは、音入力デバイスと、音入力デバイスから受信された信号に基づいて信号を放出するように構成された信号エミッタとを含み得る。アクティブノイズキャンセレーションシステムは、内側シートに接続された内側モジュールを含み得る。内側モジュールは、信号エミッタからの信号を受信するための信号受信機と、内側シートを振動させるように構成された振動発生器とを含み得る。システムは、外側モジュール及び内側モジュールの少なくとも１つと電気通信するサウンドキャンセレーション制御モジュールを更に含み得る。

サウンドキャンセレーション制御モジュールは、振動発生器を制御して内側シートを振動させ、音入力デバイスによって受信された音波の一部に相殺的干渉を生じさせる圧力波を発生させる。サウンドキャンセレーション制御モジュールは、音を表す１つ以上の信号をフィルタリングすること、信号を離散的な周波数部分（又はチャネル）にセグメント化すること、逆位相信号を生成すること、離散的な周波数部分を単一の逆位相信号に再結合すること及び振動発生器ドライバとして機能すること又はそれを制御することを含むが、これらに限定されない様々な工程を実施することができる。サウンドキャンセレーション制御モジュールは、任意の適切な技術を使用して実装することができ、例えばマイクロコントローラ、プログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ、マイクロプロセッサ、デジタル信号処理（ＤＳＰ）チップなどの１つ以上のマイクロチップを有するプリント回路基板（ＰＣＢ）又は他の適切な技術を含み得る。

サウンドキャンセレーション回路／方法
サウンドキャンセレーションは、様々な手法で達成され得る。多くの実施形態では、音又は振動が検知され、その後、元の音又は振動を相殺するために又は少なくとも一部相殺するために反対の音又は振動（又は逆位相）を発生させる。

ここで、図１１を参照すると、音又は振動を相殺するために又は少なくとも一部相殺するために、このようなシステムの構成要素がどのように共に動作することができるかについての一実施形態のブロック図が示される。図１１に関して記述する構成要素の１つ以上は、サウンドキャンセレーション制御モジュールを形成することができる。これらの構成要素の１つ以上は、内側モジュール内、外側モジュール内又は更に内側モジュール若しくは外側モジュールの外側に別個に収容され得る。

マイクロフォン１１０２などの音又は振動収集デバイスを使用して、音又は振動を検出することができる。マイクロフォン１１０２からの信号は、処理モジュール１１０４によって処理され得る。処理モジュール１１０４は、フィルタリング、サンプリング及びモデリングを含むが、これらに限定されない工程を実行することができる。いくつかの実施形態では、フィルタリングは、特定の周波数範囲を有するセグメントなどのセグメント１１０６への入力音の分割を達成することができる。

信号を複数の離散セグメント１１０６に分割するために、ハイパスフィルタ、ローパスフィルタ、バンドパスフィルタ等を含むが、これらに限定されない様々なフィルタ要素が使用され得る。入力音を分割することができるセグメントの数は、様々であり得る。いくつかの実施形態では、１〜１００個のセグメントが存在する。いくつかの実施形態では、２〜４０個のセグメントが存在する。

セグメント１１０６は、その後、位相反転器及び／又は遅延処理モジュール１１０８に送られる。このモジュールは、信号を処理して、元の信号の位相反転バージョン１１１２（即ちノイズキャンセリング信号）を生成することができる。後の処理のために元の信号１１１０の一部もこの工程によって同時に送られ得る。

その後、再結合モジュール１１１４が位相反転され、セグメント化された信号１１１２を受け取り、これらをキャンセリング信号に再結合することができる。キャンセリング信号は、その後、ドライバ１１１８に供給され得る。ドライバ１１１８は、１つ以上の機械的なアクチュエータ１１２０を動作させてキャンセリング音又は振動を生成する。

本明細書の実施形態に従い、様々なフィードバックループが使用され得る。いくつかの実施形態では、元の信号１１１０及び／又はノイズキャンセリング信号は、信号センサ１１１６に送ることができ、その出力は、処理モジュール１１０４にフィードバックすることができる。更に、振動センサ１１２２は、機械的なアクチュエータ１１２０の出力を収集するように構成することができ、得られた信号も処理モジュール１１０４にフィードバックすることができる。

本明細書の様々な実施形態では、システムは、自己較正機能を含み得る。例として、上で参照したようなフィードバックループを使用して、元の信号を打ち消す際の逆位相信号の相対的有効性を調整することができる。自己較正は、実質的に連続的に又は時間間隔を空けて行われるように構成され得る。自己較正は、異なる大きさのペイン、異なるペイン材料、積層ガラス対非積層ガラス、異なるフレーミング構造、ペイン間の内部空間内の異なるガスタイプ、異なる共振周波数等を含む、異なる使用ケース間の違いを考慮するのに有効であり得る。

例えば、自己較正動作モードにおいて、サウンドキャンセレーション制御モジュールは、逆位相キャンセレーション振動又は音をどのように発生させるかに変更を加えること（振幅、周波数、周波数帯域幅等の１つ以上に変更を加えるなど）ができ、得られた減衰量を評価し、変更が有益であるか否かを判定することができる。例えば、サウンドキャンセレーション制御モジュールは、離散周波数帯域の１つ以上において振動発生器によって発生される振動の振幅及び帯域幅の少なくとも１つを変更するように構成され得る。いくつかの場合、サウンドキャンセレーション制御モジュールは、振幅を絶対量又は相対量だけ変更することによって開始することができる。この変更は、増加又は減少であり得る。いくつかの場合、サウンドキャンセレーション制御モジュールは、振動の帯域幅を絶対量又は相対量だけ変更することによって開始することができ、これは、より高い周波数、より低い周波数、より広い周波数範囲又はより狭い周波数範囲に移動することであり得る。いくつかの場合、発生させた振動の振幅及び帯域幅の両方を同時に変更することができる。

サウンドキャンセレーション制御モジュールは、入射ノイズの平均減衰量が増加される場合、離散周波数帯域の１つ以上において振動発生器によって発生される振動の振幅及び帯域幅の少なくとも１つの変更を保持し、入射ノイズの平均減衰量が減少される場合、離散周波数帯域の１つ以上において振動発生器によって発生される振動の振幅及び帯域幅の少なくとも１つの変更を拒否するように構成され得る。このプロセスは、入射ノイズの平均減衰量を最大化するために複数回繰り返され得る。このプロセスは、入射ノイズの平均減衰量を最大化するために複数回繰り返され得る。いくつかの場合、このプロセスは、入射ノイズの最良減衰量をもたらすパラメータが最適であると判定される前に少なくとも３、５、７、９、１５、２０、３０、４０、５０又は１００回以上繰り返され得る。いくつかの実施形態では、プロセスは、最適化アルゴリズムに従って進めることができる。最適化アルゴリズムは、最適な又は満足のいく解決策が見つかるまで様々な解決策を比較することによって反復的に実行される手続きである。ここで、最適化アルゴリズムは、決定論的アルゴリズム及び確率論的アルゴリズムの両方を含み得る。

フィルタ及び本明細書中に記載される他の処理構成要素を含むが、これらに限定されないシステムの要素は、アナログ回路構成要素であり得るか、又はデジタル信号処理システムのモジュールであり得る。本明細書中の要素は、任意の適切な技術を使用して実装することができ、例えばマイクロコントローラ、プログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ、マイクロプロセッサ、デジタル信号処理（ＤＳＰ）チップなどの１つ以上のマイクロチップを有するプリント回路基板（ＰＣＢ）又は他の適切な技術を含み得る。

いくつかの実施形態では、システムは、数ある目的の中でもとりわけ、データ及び／又はコマンドの送受信のために他のデバイス及び／又はネットワークと接続するために無線通信モジュールを含み得る。いくつかの実施形態では、システムがいずれかの他のデバイスと通信できるようにするために、システムは、ＷＩＦＩ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、セルラー又は他の通信チップを含み得る。

マルチバンド減衰
理論によって拘束されることを意図するものではないが、特定の帯域幅を対象としたキャンセリング音又は圧力波の生成は、広い周波数範囲にわたってキャンセリング音又は圧力波を生成することに比べてより効率的であり、且つ場合により、より大きい平均音減衰量をもたらすことができると考えられる。

ここで、図１４を参照すると、例示的な二重ペイン窓割りユニットを通過する周波数を示す音の周波数スペクトルが示される。このスペクトルは、例示的な二重ペイン窓割りユニットの外側で発生したホワイトノイズ及びピンクノイズの両方を用いて生成し、その後、例示的な二重ペイン窓割りユニットの内側で音を記録したものである。このスペクトルは、約３２８Ｈｚに第１の主要ピーク１４０２、約５６０Ｈｚに第２の主要ピーク１４０４及び約７５２Ｈｚに第３の主要ピーク１４０６を示す。驚くべきことに、これらのピークが発生する周波数は、ペインの厚さ、ペインのサイズ、ペインの数、フレームの材料、周囲温度等の違いにもかかわらず大きく変化しないことが見出された。

ここで、図１５を参照すると、例示的な二重ペイン窓割りユニットを通過する周波数に対する広帯域キャンセレーション手法の有効性を示す音の周波数スペクトルが示される。この例では、１５０Ｈｚ〜８００Ｈｚの範囲にわたって広帯域キャンセレーション信号を発生させた（例えば、キャンセレーション音又は振動を発生させた）。図から分かるように、第１の主要ピーク１４０２及び第２の主要ピーク１４０４は、大幅に減少した。しかしながら、この場合、第３の主要ピーク１４０６は、同様の程度の減衰量を伴わなかった。

本明細書の様々な実施形態によれば、サウンドキャンセレーション制御モジュールは、２つ以上の離散周波数帯域において検出された（透明ペインの振動などの）振動を評価することができる。例えば、いくつかの実施形態では、サウンドキャンセレーション制御モジュールは、２〜６つの離散周波数帯域において検出された振動を評価することができる。また、いくつかの実施形態では、サウンドキャンセレーション制御モジュールは、振動発生器に振動（又は圧力波）を発生させて、２つ以上の離散周波数帯域の音波に相殺的干渉を生じさせることができる。例えば、いくつかの実施形態では、サウンドキャンセレーション制御モジュールは、振動発生器に振動（又は圧力波）を発生させて、２〜６つの離散周波数帯域の音波に相殺的干渉を生じさせることができる。

ここで、図１６を参照すると、本明細書の様々な実施形態によるサウンドキャンセレーションが対象とする周波数帯域を示す音の周波数スペクトルが示される。この例では、第１の主要ピーク１４０２を取り囲む第１の離散周波数帯域１６０２がある。また、第２の主要ピーク１４０４を取り囲む第２の離散周波数帯域１６０４がある。第１の離散周波数帯域１６０２と第２の離散周波数帯域１６０４とは、帯域幅ギャップ１６１０によって分離され得る。更に、第１の離散周波数帯域１６０２と０Ｈｚとの間には、低周波数帯域幅ギャップ１６１２が存在する。更に、第２の離散周波数帯域１６０４より上に高周波数帯域幅ギャップ１６１４が存在する。

いくつかの実施形態では、帯域幅ギャップ１６１０、１６１２及び１６１４内の入射音（例えば、本明細書のペイン又は材料シートに入射する音）は、システムが位相反転減衰音、振動又は圧力波を生成するための計算を行うときに使用されない。いくつかの実施形態では、システムは、帯域幅ギャップ１６０２及び帯域幅ギャップ１６０４内の入射音を使用するが、これは、単に周波数の広い帯域にわたる入射音の規模を測定するため及び／又は周波数の広い帯域にわたる音の減衰量の規模を測定するためである。

いくつかの実施形態では、振動発生器は、発生される振動の少なくとも６０、７０、８０、８５、９０、９５、９８、９９又は１００％が、少なくとも２つ以上の離散周波数帯域内に入る周波数であるように振動を発生させる。

いくつかの実施形態では、２つ以上の離散周波数帯域は、同じ帯域幅サイズを有し、帯域幅は、周波数の連続した帯域内の上位周波数と下位周波数との間の差である。いくつかの実施形態では、２つ以上の離散周波数帯域は、異なる帯域幅サイズを有する。

各離散周波数帯域の帯域幅は、サイズが異なり得る。いくつかの実施形態では、離散周波数帯域の帯域幅は、約１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０、１００、１２０、１４０、１６０、１８０、２００、２２０、２４０、２６０、２８０若しくは３００Ｈｚの幅であり得るか、又は前述のいずれかの間に入る範囲内にある幅を有し得る。

対象となる離散周波数帯域間のギャップ（例えば、参照番号１６１０などのギャップの帯域幅）は、変化し得る。いくつかの実施形態では、２つ以上の離散周波数帯域は、少なくとも１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０、１００、１２０、１５０又は２００Ｈｚだけ互いに分離されている。

いくつかの実施形態では、２つ以上の離散周波数帯域の最低周波数帯域は、２６０Ｈｚ〜４００Ｈｚ、２８０Ｈｚ〜３８０Ｈｚ、３００Ｈｚ〜３６０Ｈｚ、３２０Ｈｚ〜３４０Ｈｚ、３２４Ｈｚ〜３３２Ｈｚ又は３２６Ｈｚ〜３３０Ｈｚの周波数（又はその少なくとも一部）を包含することができる。

いくつかの実施形態では、２つ以上の離散周波数帯域の２番目に低い周波数帯域は、４９０Ｈｚ〜６３０Ｈｚ、５１０Ｈｚ〜６１０Ｈｚ、５３０Ｈｚ〜５９０Ｈｚ、５５０Ｈｚ〜５７０Ｈｚ、５５６Ｈｚ〜５６４Ｈｚ又は５５８Ｈｚ〜５６２Ｈｚの周波数（又はその少なくとも一部）を包含することができる。

サウンドキャンセレーション制御モジュールは、２つ以上の離散周波数帯域における周波数帯域幅及び相殺振幅の少なくとも１つを独立に制御することができる。いくつかの実施形態では、最低周波数帯域における相殺のための発生される振動又は圧力波の振幅は、次の周波数帯域（例えば、最低周波数帯域から上の次の周波数帯域）における相殺のための発生される圧力波の振幅よりも大きい。

いくつかの実施形態では、サウンドキャンセレーション制御モジュールは、フィードバックループを用いて振動発生器を制御することができる。いくつかの実施形態では、サウンドキャンセレーション制御モジュールは、逆位相キャンセレーション振動又は音をどのように発生させるかに変更を加えること（振幅、周波数、周波数帯域幅等の１つ以上に変更を加えるなど）ができ、得られた減衰量を評価し、変更が有益であるか否かを判定することができる。例えば、サウンドキャンセレーション制御モジュールは、離散周波数帯域の１つ以上において振動発生器によって発生される振動の振幅及び帯域幅の少なくとも１つを変更するように構成され得る。いくつかの場合、サウンドキャンセレーション制御モジュールは、絶対量又は相対量だけ振幅を変更することによって開始することができる。この変更は、増加又は減少であり得る。いくつかの場合、サウンドキャンセレーション制御モジュールは、振動の帯域幅を絶対量又は相対量だけ変更することによって開始することができ、これは、より高い周波数、より低い周波数、より広い周波数範囲又はより狭い周波数範囲に移動することであり得る。いくつかの場合、発生させた振動の振幅及び帯域幅の両方を同時に変更することができる。

サウンドキャンセレーション制御モジュールは、１００〜９００Ｈｚ若しくは１５０〜８００Ｈｚ又は別の特定の範囲の周波数帯域にわたって入射ノイズの平均減衰量を評価するようにも構成され得る。サウンドキャンセレーション制御モジュールは、入射ノイズの平均減衰量が増加される場合、離散周波数帯域の１つ以上において振動発生器によって発生される振動の振幅及び帯域幅の少なくとも１つの変更を保持し、入射ノイズの平均減衰量が減少される場合、離散周波数帯域の１つ以上において振動発生器によって発生される振動の振幅及び帯域幅の少なくとも１つの変更を拒否するように構成され得る。このプロセスは、入射ノイズの平均減衰量を最大化するために複数回繰り返され得る。いくつかの場合、このプロセスは、入射ノイズの最良減衰量をもたらすパラメータが最適であると判定される前に少なくとも３、５、７、９、１５、２０、３０、４０、５０又は１００回以上繰り返され得る。いくつかの実施形態では、プロセスは、最適化アルゴリズムに従って進めることができる。ここで、最適化アルゴリズムは、決定論的アルゴリズム及び確率論的アルゴリズムの両方を含み得る。

いくつかの実施形態では、振動発生器によって発生される振動（又は位相反転減衰音）に関する変更は、複数の周波数帯域内で同時に行うことができる。他の実施形態では、変更を単一の周波数帯域にのみ行い、その後、他の変更が行われる前に評価を行うことができる。いくつかの実施形態では、変更を最初に最低周波数帯域内で行い、続いて評価を行い、その後、より高い周波数帯域に変更を行うことができる。

本明細書で相殺の対象となる周波数帯域は、２つの周波数帯域のみに限定されないことが理解されるであろう。３つ以上の周波数帯域を対象とすることができる。いくつかの実施形態では、１〜６つ又は２〜６つの周波数帯域を対象とすることができる。ここで、図１７を参照すると、本明細書の様々な実施形態によるサウンドキャンセレーションが対象とする周波数帯域を示す音の周波数スペクトルが示される。この例では、第１の主要ピーク１４０２を取り囲む第１の離散周波数帯域１６０２と、第２の主要ピーク１４０４を取り囲む第２の離散周波数帯域１６０４とがある。また、第３の主要ピーク１４０６を取り囲む第３の離散周波数帯域１７０６がある。

方法
本明細書には、様々な方法も含まれ、本明細書のいずれかの段落で記載した任意の工程又は操作及び以下に記載するものを含み得る。一実施形態では、材料のペインに入射する音を減衰させる方法が本明細書に含まれる。方法は、振動センサ及び音入力デバイスの少なくとも１つを含むセンシング要素で材料のペインの振動を検出することを含み得る。方法は、２つ以上の離散周波数帯域で振動を発生させて、材料のペインの振動を生じさせる入射音波に相殺的干渉を生じさせることも含み得る。

いくつかの実施形態では、方法は、２〜６つの離散周波数帯域における透明ペインの検出された振動を評価することを含み得る。いくつかの実施形態では、方法は、２〜６つの離散周波数帯域の音波に相殺的干渉を生じさせる振動を発生させることを含み得る。

いくつかの実施形態では、方法は、発生される振動の少なくとも８０％が、少なくとも２つ以上の離散周波数帯域内に入る周波数であるように振動を発生させることを含み得る。いくつかの実施形態では、方法は、発生される振動の少なくとも９５％が、少なくとも２つ以上の離散周波数帯域内に入る周波数であるように振動を発生させることを含み得る。

方法のいくつかの実施形態では、２つ以上の離散周波数帯域は、同じ帯域幅サイズを有する。方法のいくつかの実施形態では、２つ以上の離散周波数帯域は、異なる帯域幅サイズを有する。方法のいくつかの実施形態では、２つ以上の離散周波数帯域は、少なくとも５０Ｈｚだけ互いに分離されている。方法のいくつかの実施形態では、２つ以上の離散周波数帯域は、少なくとも１００Ｈｚだけ互いに分離されている。

方法のいくつかの実施形態では、２つ以上の離散周波数帯域のそれぞれの帯域幅は、１０Ｈｚ〜２００Ｈｚの幅である。方法のいくつかの実施形態では、２つ以上の離散周波数帯域の最低周波数帯域は、２８０Ｈｚ〜３８０Ｈｚの周波数の少なくとも一部を包含する。方法のいくつかの実施形態では、２つ以上の離散周波数帯域の２番目に低い周波数帯域は、５１０Ｈｚ〜６１０Ｈｚの周波数の少なくとも一部を包含する。

いくつかの実施形態では、方法は、２つ以上の離散周波数帯域における周波数帯域幅及び相殺振幅の少なくとも１つを独立に制御することを含み得る。方法のいくつかの実施形態では、最低周波数帯域における相殺のための発生される振動の振幅は、次に低い周波数帯域における相殺のための発生される振動の振幅よりも大きい。

方法のいくつかの実施形態では、入射ノイズは、１００〜９００Ｈｚの周波数帯域にわたって平均で少なくとも８デシベルだけ減衰される。方法のいくつかの実施形態では、入射ノイズは、１００〜９００Ｈｚの周波数帯域にわたって平均で少なくとも１０デシベルだけ減衰される。方法のいくつかの実施形態では、入射ノイズは、１００〜９００Ｈｚの周波数帯域にわたって平均で少なくとも１２デシベルだけ減衰される。

いくつかの実施形態では、方法は、フィードバックループを用いて振動発生器を制御することを更に含む。いくつかの実施形態では、方法は、離散周波数帯域の１つ以上において振動発生器によって発生される振動の振幅及び帯域幅の少なくとも１つを変更することを更に含む。いくつかの実施形態では、方法は、１００〜９００Ｈｚの周波数帯域にわたって入射ノイズの平均減衰量を評価することを更に含む。いくつかの実施形態では、方法は、入射ノイズの平均減衰量が増加される場合、離散周波数帯域の１つ以上において振動発生器によって発生される振動の振幅及び帯域幅の少なくとも１つの変更を保持することを更に含む。いくつかの実施形態では、方法は、入射ノイズの平均減衰量が増加される場合、離散周波数帯域の１つ以上において振動発生器によって発生される振動の振幅及び帯域幅の少なくとも１つの変更を拒否することを更に含む。

所望の周波数の選択的透過
本明細書の様々な実施形態では、入力音は、更に処理される前に周波数範囲セグメントに分解される。このセグメンテーション手法は、特定の音を相殺し、他の音を拡大することが可能であり得るという点で固有の利点を提供する。例えば、子供は、より高い周波数で話し、騒音を出す傾向がある。大型商用トラックは、一般に、子供よりも低い周波数である。いくつかの場合、子供のより高い周波数の音を通過させるか又は更に増幅させる一方、より低い周波数のトラックの騒音を遮断することが望ましい場合がある。

したがって、この効果を達成するために、本明細書のいくつかの実施形態では、異なる周波数セグメントは、異なって処理される。具体的には、いくつかの実施形態では、より低い周波数の音は、相殺され得る一方、より高い周波数は、（それらを遮断するための逆位相音を発生させないことによって）通過させることができるか又は更にシステムによって増幅させることができる。例えば、トラック、列車又は芝刈り機に関連する周波数を遮断する一方、子供又は警報に関連する周波数を通過させることが望ましい場合がある。

圧力波（音波）は、人間がそれらを音として聞き、知覚するために、一般に約２０Ｈｚ〜２０，０００Ｈｚの周波数を有していなければならない。いくつかの実施形態では、他の周波数を通過させる一方、周波数の１つ以上の範囲を選択的に遮断し得るか、又は他の周波数を遮断する一方、周波数の１つ以上の範囲を選択的に通過させる。

選択的遮断又は通過は、人間の耳で知覚可能な音の周波数にわたり、本明細書の実施形態に従って達成され得ることが理解されるであろう。

本明細書のいくつかの実施形態では、システムは、コマンドを受信し、選択的遮断又は選択的透過のいずれかのために音のサンプルを受信するための記録モードに入ることができる。例として、システムの構成要素上にボタンを搭載することができ、ボタンの作動により、システムが一時的なモードに入ることができる。この一時的なモードでは、受信した振動／音が選択的遮断及び／又は選択的透過に指定される。このようにして、システムは、任意の所望の周波数範囲の音を選択的に遮断できるようにするために又は任意の所望の周波数範囲の音を透過させることができるようにするために、エンドユーザによって調整され得る。

本明細書に記載される実施形態は、網羅的であること又は以下の詳細な説明に開示される厳密な形態に本発明を限定することを意図するものではない。むしろ、実施形態は、当業者が原理及び手法を認識及び理解することができるように選択及び記載されている。

本明細書で言及した全ての刊行物及び特許は、参照により本明細書に組み込まれる。本明細書に開示される刊行物及び特許は、単にその開示のために提供される。本明細書のいかなるものも、本発明者らが、本明細書に引用された全ての刊行物及び／又は特許を含むあらゆる刊行物及び／又は特許に先行する権利を有しないことを容認するものとして解釈すべきではない。

本明細書及び添付の特許請求の範囲で使用されるように、内容で別段の明確な指示のない限り、単数形の「１つの（ａ）」、「１つの（ａｎ）」及び「その」は、複数形の指示対象を含むことに留意されたい。したがって、例えば、「化合物」を含有する組成物に言及する場合、２つ以上の化合物の混合物を含む。内容で別段の明確な指示のない限り、「又は」という用語は、「及び／又は」を含む意味で一般に用いられることにも留意されたい。

本明細書及び添付の特許請求の範囲で使用されるように、「構成される」という語句は、特定のタスクを実施するか又は特定の構成を採用するように構築又は構成されたシステム、装置又は他の構造を記述することにも留意されたい。「構成される」という語句は、配置及び構成される、構築及び配置される、構築される、製造及び配置される等などの他の類似の語句と互換的に使用され得る。

Claims (45)

1. アクティブノイズキャンセレーションシステムであって、
   透明ペインに接続されるように構成されたサウンドキャンセレーションデバイスであって、
   前記透明ペインの振動を検出するように構成された振動センサ及び前記透明ペインに入射する音を検出するように構成された音入力デバイスの少なくとも１つを含むセンシング要素、
   前記透明ペインを振動させるように構成された振動発生器、
   前記センシング要素及び前記振動発生器と直接的又は間接的に通信するサウンドキャンセレーション制御モジュール
   を含むサウンドキャンセレーションデバイス
   を含み、
   前記サウンドキャンセレーション制御モジュールは、２つ以上の離散周波数帯域における前記透明ペインの前記検出された振動を評価し、
   前記サウンドキャンセレーション制御モジュールは、前記振動発生器に前記透明ペインを振動させ、前記２つ以上の離散周波数帯域の音波に相殺的干渉を生じさせる、アクティブノイズキャンセレーションシステム。
2. 前記サウンドキャンセレーション制御モジュールは、２〜６つの離散周波数帯域における前記透明ペインの前記検出された振動を評価する、請求項１又は３〜２２のいずれか一項に記載のアクティブノイズキャンセレーションシステム。
3. 前記サウンドキャンセレーション制御モジュールは、前記振動発生器に前記透明ペインを振動させ、２〜６つの離散周波数帯域の音波に相殺的干渉を生じさせる、請求項１若しくは２又は４〜２２のいずれか一項に記載のアクティブノイズキャンセレーションシステム。
4. 前記振動発生器は、発生される振動の少なくとも８０％が、前記少なくとも２つ以上の離散周波数帯域内に入る周波数であるように振動を発生させる、請求項１〜３又は５〜２２のいずれか一項に記載のアクティブノイズキャンセレーションシステム。
5. 前記振動発生器は、発生される振動の少なくとも９５％が、前記少なくとも２つ以上の離散周波数帯域内に入る周波数であるように振動を発生させる、請求項１〜４又は６〜２２のいずれか一項に記載のアクティブノイズキャンセレーションシステム。
6. 前記２つ以上の離散周波数帯域は、同じ帯域幅サイズを有する、請求項１〜５又は７〜２２のいずれか一項に記載のアクティブノイズキャンセレーションシステム。
7. 前記２つ以上の離散周波数帯域は、異なる帯域幅サイズを有する、請求項１〜６又は８〜２２のいずれか一項に記載のアクティブノイズキャンセレーションシステム。
8. 前記２つ以上の離散周波数帯域は、少なくとも５０Ｈｚだけ互いに分離されている、請求項１〜７又は９〜２２のいずれか一項に記載のアクティブノイズキャンセレーションシステム。
9. 前記２つ以上の離散周波数帯域は、少なくとも１００Ｈｚだけ互いに分離されている、請求項１〜８又は１０〜２２のいずれか一項に記載のアクティブノイズキャンセレーションシステム。
10. 前記２つ以上の離散周波数帯域のそれぞれの帯域幅は、１０Ｈｚ〜２００Ｈｚの幅である、請求項１〜９又は１１〜２２のいずれか一項に記載のアクティブノイズキャンセレーションシステム。
11. 前記２つ以上の離散周波数帯域の最低周波数帯域は、２８０Ｈｚ〜３８０Ｈｚの周波数の少なくとも一部を包含する、請求項１〜１０又は１２〜２２のいずれか一項に記載のアクティブノイズキャンセレーションシステム。
12. 前記２つ以上の離散周波数帯域の２番目に低い周波数帯域は、５１０Ｈｚ〜６１０Ｈｚの周波数の少なくとも一部を包含する、請求項１〜１１又は１３〜２２のいずれか一項に記載のアクティブノイズキャンセレーションシステム。
13. 前記最低周波数帯域における相殺のための発生される振動の振幅は、前記次に低い周波数帯域における相殺のための発生される振動の振幅よりも大きい、請求項１〜１２又は１４〜２２のいずれか一項に記載のアクティブノイズキャンセレーションシステム。
14. 前記サウンドキャンセレーション制御モジュールは、前記２つ以上の離散周波数帯域における周波数帯域幅及び相殺振幅の少なくとも１つを独立に制御する、請求項１〜１３又は１５〜２２のいずれか一項に記載のアクティブノイズキャンセレーションシステム。
15. 入射ノイズを１００〜９００Ｈｚの周波数帯域にわたって平均で少なくとも８デシベルだけ減衰させる、請求項１〜１４又は１６〜２２のいずれか一項に記載のアクティブノイズキャンセレーションシステム。
16. 入射ノイズを１００〜９００Ｈｚの周波数帯域にわたって平均で少なくとも１０デシベルだけ減衰させる、請求項１〜１５又は１７〜２２のいずれか一項に記載のアクティブノイズキャンセレーションシステム。
17. 入射ノイズを１００〜９００Ｈｚの周波数帯域にわたって平均で少なくとも１２デシベルだけ減衰させる、請求項１〜１６又は１８〜２２のいずれか一項に記載のアクティブノイズキャンセレーションシステム。
18. 前記サウンドキャンセレーション制御モジュールは、フィードバックループを用いて前記振動発生器を制御する、請求項１〜１７又は１９〜２２のいずれか一項に記載のアクティブノイズキャンセレーションシステム。
19. 前記サウンドキャンセレーション制御モジュールは、
    前記離散周波数帯域の１つ以上において前記振動発生器によって発生される振動の振幅及び帯域幅の少なくとも１つを変更することと、
    １００〜９００Ｈｚの周波数帯域にわたって入射ノイズの平均減衰量を評価することと、
    入射ノイズの前記平均減衰量が増加される場合、前記離散周波数帯域の１つ以上において前記振動発生器によって発生される振動の前記振幅及び帯域幅の少なくとも１つの前記変更を保持することと、
    入射ノイズの前記平均減衰量が減少される場合、前記離散周波数帯域の１つ以上において前記振動発生器によって発生される振動の前記振幅及び帯域幅の少なくとも１つの前記変更を拒否することと
    を行うように構成されている、請求項１〜１８又は２０〜２２のいずれか一項に記載のアクティブノイズキャンセレーションシステム。
20. 前記センシング要素は、前記振動発生器から離れている、請求項１〜１９又は２１若しくは２２のいずれか一項に記載のアクティブノイズキャンセレーションシステム。
21. 前記振動発生器は、音響加振器及びラウドスピーカからなる群から選択される、請求項１〜２０又は２２のいずれか一項に記載のアクティブノイズキャンセレーションシステム。
22. 前記アクティブノイズキャンセレーションシステムを前記透明ペインに接続するための取付プラットフォームを更に含む、請求項１〜２１のいずれか一項に記載のアクティブノイズキャンセレーションシステム。
23. アクティブサウンドキャンセリング特性を有する窓割りユニットであって、
    フレーム内に取り付けられた断熱グレイジングユニットであって、
    外側透明ペインと、
    内側透明ペインと、
    前記外側透明ペインと前記内側透明ペインとの間に配置された内部空間と、
    前記外側透明ペインと前記内側透明ペインとの間に配置されたスペーサユニットと
    を含む断熱グレイジングユニット、
    アクティブノイズキャンセレーションシステムであって、
    前記外側透明ペイン及び前記内側透明ペインの少なくとも１つに接続されるように構成されたサウンドキャンセレーションデバイスであって、
    前記透明ペインの振動を検出するように構成された振動センサ及び前記透明ペインに入射する音を検出するように構成された音入力デバイスの少なくとも１つを含むセンシング要素、
    前記透明ペインを振動させるように構成された振動発生器、
    前記センシング要素及び前記振動発生器と直接的又は間接的に通信するサウンドキャンセレーション制御モジュール
    を含むサウンドキャンセレーションデバイス
    を含むアクティブノイズキャンセレーションシステム
    を含み、
    前記サウンドキャンセレーション制御モジュールは、２つ以上の離散周波数帯域における前記透明ペインの前記検出された振動を評価し、
    前記サウンドキャンセレーション制御モジュールは、前記振動発生器に前記透明ペインを振動させ、前記２つ以上の離散周波数帯域の音波に相殺的干渉を生じさせる、窓割りユニット。
24. 前記振動センサは、加速度計である、請求項２３又は２５に記載の窓割りユニット。
25. 前記振動センサと前記振動発生器とは、物理的に統合されている、請求項２３又は２４に記載の窓割りユニット。
26. アクティブサウンドキャンセリング特性を有する窓ユニットであって、
    透明ペインと、
    アクティブノイズキャンセレーションシステムであって、
    透明ペインに接続されるように構成されたサウンドキャンセレーションデバイスであって、
    前記透明ペインの振動を検出するように構成された振動センサ及び前記透明ペインに入射する音を検出するように構成された音入力デバイスの少なくとも１つを含むセンシング要素、
    前記透明ペインを振動させるように構成された振動発生器、
    前記センシング要素及び前記振動発生器と直接的又は間接的に通信するサウンドキャンセレーション制御モジュール
    を含むサウンドキャンセレーションデバイス
    を含むアクティブノイズキャンセレーションシステムと
    を含み、
    前記サウンドキャンセレーション制御モジュールは、２つ以上の離散周波数帯域における前記透明ペインの前記検出された振動を評価し、
    前記サウンドキャンセレーション制御モジュールは、前記振動発生器に前記透明ペインを振動させ、前記２つ以上の離散周波数帯域の音波に相殺的干渉を生じさせる、窓ユニット。
27. 材料のペインに入射する音を減衰させる方法であって、
    振動センサ及び音入力デバイスの少なくとも１つを含むセンシング要素で前記材料のペインの振動を検出することと、
    ２つ以上の離散周波数帯域で振動を発生させて、前記材料のペインの振動を生じさせる入射音波に相殺的干渉を生じさせることと
    を含む方法。
28. ２〜６つの離散周波数帯域における前記透明ペインの前記検出された振動を評価することを更に含む、請求項２７又は２９〜４５のいずれか一項に記載の方法。
29. ２〜６つの離散周波数帯域の音波に相殺的干渉を生じさせる振動を発生させることを含む、請求項２７若しくは２８又は３０〜４５のいずれか一項に記載の方法。
30. 発生される振動の少なくとも８０％が、前記少なくとも２つ以上の離散周波数帯域内に入る周波数であるように振動を発生させることを含む、請求項２７〜２９又は３１〜４５のいずれか一項に記載の方法。
31. 発生される振動の少なくとも９５％が、前記少なくとも２つ以上の離散周波数帯域内に入る周波数であるように振動を発生させることを更に含む、請求項２７〜３０又は３２〜４５のいずれか一項に記載の方法。
32. 前記２つ以上の離散周波数帯域は、同じ帯域幅サイズを有する、請求項２７〜３１又は３３〜４５のいずれか一項に記載の方法。
33. 前記２つ以上の離散周波数帯域は、異なる帯域幅サイズを有する、請求項２７〜３２又は３４〜４５のいずれか一項に記載の方法。
34. 前記２つ以上の離散周波数帯域は、少なくとも５０Ｈｚだけ互いに分離されている、請求項２７〜３３又は３５〜４５のいずれか一項に記載の方法。
35. 前記２つ以上の離散周波数帯域は、少なくとも１００Ｈｚだけ互いに分離されている、請求項２７〜３４又は３６〜４５のいずれか一項に記載の方法。
36. 前記２つ以上の離散周波数帯域のそれぞれの帯域幅は、１０Ｈｚ〜２００Ｈｚの幅である、請求項２７〜３５又は３７〜４５のいずれか一項に記載の方法。
37. 前記２つ以上の離散周波数帯域の最低周波数帯域は、２８０Ｈｚ〜３８０Ｈｚの周波数の少なくとも一部を包含する、請求項２７〜３６又は３８〜４５のいずれか一項に記載の方法。
38. 前記２つ以上の離散周波数帯域の２番目に低い周波数帯域は、５１０Ｈｚ〜６１０Ｈｚの周波数の少なくとも一部を包含する、請求項２７〜３７又は３９〜４５のいずれか一項に記載の方法。
39. 前記最低周波数帯域における相殺のための発生される振動の振幅は、前記次に低い周波数帯域における相殺のための発生される振動の振幅よりも大きい、請求項２７〜３８又は４０〜４５のいずれか一項に記載の方法。
40. 前記２つ以上の離散周波数帯域における周波数帯域幅及び相殺振幅の少なくとも１つを独立に制御することを更に含む、請求項２７〜３９又は４１〜４５のいずれか一項に記載の方法。
41. 入射ノイズは、１００〜９００Ｈｚの周波数帯域にわたって平均で少なくとも８デシベルだけ減衰される、請求項２７〜４０又は４２〜４５のいずれか一項に記載の方法。
42. 入射ノイズは、１００〜９００Ｈｚの周波数帯域にわたって平均で少なくとも１０デシベルだけ減衰される、請求項２７〜４１又は４３〜４５のいずれか一項に記載の方法。
43. 入射ノイズは、１００〜９００Ｈｚの周波数帯域にわたって平均で少なくとも１２デシベルだけ減衰される、請求項２７〜４２又は４４若しくは４５のいずれか一項に記載の方法。
44. フィードバックループを用いて前記振動発生器を制御することを更に含む、請求項２７〜４３又は４５のいずれか一項に記載の方法。
45. 前記離散周波数帯域の１つ以上において前記振動発生器によって発生される振動の振幅及び帯域幅の少なくとも１つを変更することと、
    １００〜９００Ｈｚの周波数帯域にわたって入射ノイズの平均減衰量を評価することと、
    入射ノイズの前記平均減衰量が増加される場合、前記離散周波数帯域の１つ以上において前記振動発生器によって発生される振動の前記振幅及び帯域幅の少なくとも１つの前記変更を保持することと、
    入射ノイズの前記平均減衰量が増加される場合、前記離散周波数帯域の１つ以上において前記振動発生器によって発生される振動の前記振幅及び帯域幅の少なくとも１つの前記変更を拒否することと
    を更に含む、請求項２７〜４４のいずれか一項に記載の方法。

Images