JPH02224497A - アクティブ・ノイズ・キャンセラー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、外部騒音を積極的にキャンセルする機能を有
するアクティブ・ノイズ・キャンセラーに関する。

（従来の技術） 従来、アクティブ・ノイズ・キャンセラーとしては、例
えば、米国特許第４４５５６７５号に記載されているよ
うなものが知られている。このアクティブ・ノイズ・キ
ャンセラーは、外部騒音とキャンセル音の合成音を入力
するモニター用マイクロホンと、キャンセル音を発生す
る消音スピーカと、モニター用マイクロホンで拾われた
入力音とは逆位相のキャンセル音を前記消音スピーカで
発生させるべくキャセル音発生信号を出力する騒音キャ
ンセル回路とを備え、外部騒音に対し逆位相のキャンセ
ル音の打ち消し作用によって外部騒音を消音するように
したものであった。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、このような従来のアクティブ・ノイズ・
キャンセラーでは、モニター用マイクロホンが外部騒音
とキャンセル音の両方を入力して閉ループを形成するよ
うにしているために、以下に述べる問題があった。

即ち、モニター用スピーカは、消音スピーカから発せら
れるキャンセル音を、偏り無（入力するために、消音ス
ピーカに対向させてその直前位置に配置している。よっ
て、このモニター用マイクロホン及びその支持部材が、
消音スピーカから放射される音場な乱し、特に、波長の
短い、例えば１０００Ｈｚ以上の高周波の音場な著しく
乱すものであった。従って、高周波域の消音量が低下し
て消音が不安定になっていた。

さらに、上述のような音場の乱れの防止や、消音スピー
カの振動膜の振動を妨げないようにするためや、消音ス
ピーカのマグネットの影響を受けないようにするためや
、消音スピーカが外部騒音の侵入経路の邪魔にならない
ようにするために。

消音スピーカとモニター用マイクロホンの間に、ある程
度の間隔を設ける必要が生じる。このため、消音スピー
カから発せられたキャンセル音が空気中を伝播してモニ
ター用マイクロホンに入力される間に位相遅れが生じ、
これによって、可聴周波数のハウリングが生じ、消音性
能が低下する。

ところで、上述のような従来の問題の解決案として、外
部騒音入力専用のモニター用マイクロホンを、消音スピ
ーカから離れた位置に設けて外部騒音のみを入力するこ
とが考えられる。しかしながら、この場合には、モニタ
ー用マイクロホンが使用者の耳腔からも離されてしまう
こととなり、マイクロホンに入力される音と、実際に使
用者が聞（音とが異なるため、消音性能が低いものとな
る。そこで、消音性能を向上させるためには、外部騒音
用のモニター用マイクロホンとは別途に使用者の耳腔の
近くにフィードバック用のマイクロホンを設け、フィー
ドバック制御を行う必要が生じ、この場合、制御回路が
複雑になる。

本発明は、上述のような問題に着目してなされたもので
、ハウリングの発生を防止すると共に、音場の乱れを防
止して、安定した高い消音性能が得られ、しかも、構造
が簡単なアクティブ・ノイズ・キャンセラーの開発を課
題とする。

（課題を解決するための手段） 上記課題を解決するために本発明のアクティブ・ノイズ
・キャンセラーでは、使用者の耳腔に対し所定のキャン
セル音を発生放射させる消音スピーカと、外部騒音を入
力する騒音入力手段と、該騒音入力手段による入力信号
に基づき、外部騒音とは逆位相のキャンセル音を発生さ
せるべく消音スピーカにキャンセル音発生信号を出力す
る騒音キャンセル回路とを備え、外部騒音に対し逆位相
のキャンセル音の打ち消し作用によって外部騒音を消音
するようにしたアクティブ・ノイズ・キャンセラーにお
いて、前記騒音人力手段として消音スピーカを用い、前
記騒音キャンセル回路を、消音スピーカからの入力信号
から、キャンセル音に関する信号を除き、その残留信号
に基づきキャンセル音発生信号を形成出力する回路とし
たことを特徴とする手段とした。

（作　用） 外部騒音下で使用すると、消音スピーカから使用者の耳
腔に向はキャンセル音が放射され、使用者が聞く外部騒
音は、このキャンセル音による逆位相による打ち消し作
用を受けて消音される。

詳述すると、スピーカは、振動膜を振動させて音を発生
放射すると同時に、振動膜の振動により外部音を入力可
能であることは知られている。そこで、本発明では、消
音スピーカに対する入力信号を騒音キャンセル回路に入
力する。

騒音キャンセル回路では、この消音スピーカからの入力
信号のうち、キャンセル音に関する信号を取り除く。即
ち、残った信号は外部騒音を示す信号となる。そこで、
この残留音に基づきキャンセル音発生信号を形成し、消
音スピーカに出力する。

こうして、上述のように消音スピーカからキャンセル音
が出力されて外部騒音が消音される。

従って１本発明では、外部騒音を入力するために消音ス
ピーカのキャンセル音放射前面位置にモニター用スピー
カを設ける必要がなく、よって、キャンセル音が乱され
ることがない。

さらに、消音スピーカを外部騒音の入力手段として使用
しているので、−旦放射されたキャンセル音が、騒音キ
ャンセル回路に入力されるまでに空間を伝達されること
がなく、よって、この空間伝達による位相の遅れが生じ
ないことから、この位相遅れに起因したハウリングの発
生を防止できる。尚、騒音キャンセル回路中で位相の遅
れが生じる場合に、その遅れ量は僅かであり、この僅か
な位相遅れにより生じるハウリングが周波数が非常に高
く、その周波数は人の可聴域外とすることができる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

まず、構成を説明する。

図面は本発明一実施例のアクティブ・ノイズ・キャンセ
ラーの構成を示す全体図であって、図において、ｌは使
用者の耳腔Ｅに対し所定のキャンセル音Ａを発生放射さ
せる消音スピーカである。

この消音スピーカｌは、振動膜としてダイヤフラムｌａ
を有すると共に、このダイヤフラムｌａを振動させるた
めのマグネットｌｂ及びコイルｌｃを有している６そし
て、このダイヤフラムｌａと耳腔Ｅの間の空間は、いわ
ゆるヘッドホンのような形態の図外のカバーにより覆わ
れ、騒音除去空間Ｂを形成している。

また、前記消音スピーカｌ＆、：おいて、ダイヤフラム
１ａの裏面を覆い、かつ、マグネットｌｂを支持してい
る支持板１ｄは、網状に形成され、外部騒音Ｃによりダ
イヤフラムｌａが振動するように形成されている。即ち
、この消音スピーカｌにあっては、外部騒音Ｃ等により
ダイヤフラムｌａが振動して、コイルｌｃにおいて、外
部音信号りが生じる構造となっている。

前記消音スピーカｌは、騒音キャンセル回路２から出力
されるキャンセル音発生信号Ｅによりキャンセル音Ａを
発生放射すると共に、前記外部音信号りを騒音キャンセ
ル回路２に出力するようになっており、この騒音キャン
セル回路２は、図示のように、混合回路２ａ、プリアン
プ２ｂ、フィルタ回路２ｃ、メインアンプ２ｄ及び反転
回路２ｅを備えている。

前記混合回路２ａは、前記消音スピーカｌのダイヤフラ
ムｌａが振動することにより発生する信号、つまり、外
部音信号りと、後述するキャンセル音原信号ｅとを混合
する回路である。

前記プリアンプ２ｂは、後述する消音信号Ｆを装置増幅
する回路である。

前記フィルタ回路２Ｃは、消音信号Ｆにおいて不要な音
の成分を除去して、キャンセル音発信号ｇを形成する回
路である。即ち、このキャンセル音原信号ｇは、外部音
信号りのうちの外部騒音Ｃに関連する信号Ｃｉと同位相
の信号である。

前記メインアンプ回路２ｄは、キャンセル音原信号ｇを
所定の振幅に増幅する回路である。

前記反転回路２ｅは、前記キャンセル音原信号ｇに基づ
き、この信号ｇの位相を１８０°ずらしてキャンセル音
発生信号Ｇを形成する回路である。即ち、このキャンセ
ル音発生信号Ｇと前記キャンセル音原信号ｇとは逆位相
となっている。

次に、実施例の作用について説明する。

本実施例装置を航空機のコックビット内等のような外部
騒音下で使用すると、消音スピーカｌのダイヤフラムｌ
ａは、外部騒音Ｃを受けて振動する。即ち、ダイヤフラ
ムｌａは、この外部騒音Ｃの受圧、及び、騒音キャンセ
ル回路２からのキャンセル音発生信号Ｇを入力した消音
スピーカｌの駆動により振動し、さらに、消音スピーカ
ｌでは、このダイヤフラムｌａの振動に基づいて外部音
信号りを形成し、騒音キャンセル回路２に出力する。尚
、この外部音信号りには、キャンセル音発生信号Ｇの成
分と外部騒音Ｃの成分Ｃｉとが含まれている。

次に、騒音キャンセル回路２の混合回路２ａでは、外部
音信号りを入力すると同時に、キャンセル音原信号ｇを
入力して、両信号り、ｇを加算する。即ち、キャンセル
音原信号ｇは、キャンセル音発生信号Ｇとは逆の位相と
なっている。従って、このキャンセル音原信号ｇと外部
音信号りとを加算することで、外部音信号り中のキャン
セル音発生信号Ｇの成分が打ち消されて、外部騒音Ｃの
成分Ｃｉのみが残ることとなる。

こうして、混合回路２ａでは、外部騒音Ｃのみの成分Ｃ
ｉとなった消音信号Ｆをプリアンプ２ｂに出力する。さ
らに、フィルタ回路２Ｃでは、消音信号Ｆに基づいてキ
ャンセル音原信号ｇを形成し、このキャンセル音原信号
ｇを、混合回路２ａ及びパワーアンプ２ｄに出力する。

そして１反転回路２ｅでは、パワーアンプ２ｄを通過し
たキャンセル音原信号ｇに基づいてキャンセル音発生信
号Ｇを形成し、このキャンセル音発生信号Ｇにより、消
音スピーカ１から耳腔Ｇに向けてキャンセル音を発生放
射させる。

従って、騒音除去空間Ｂ内では、外部騒音Ｃが消音スピ
ーカｌから放射されたキャンセル音Ａによる逆位相によ
る打ち消し作用を受けて消音される。

このように１本実施例では、消音スピーカｌで放射され
るキャンセル音Ａは、空気中を伝達することな（騒音キ
ャンセル回路２に入力されるため位相の遅れが生じるこ
とがなく、これにより、原信号と３６０°の整数倍のフ
ィードバック信号が加算されることで生じるハウリング
の発生を防止でき、ハウリングの発生による消音性能の
低下を防止することができるという効果が得られる。ま
た、仮に、消音スピーカｌから騒音キャンセル回路２に
至る途中や騒音キャンセル回路２中において、信号に位
相の遅れが生じても、この遅れは極僅かであって、これ
によりハウリングが生じることがあっても、その周波数
が非常に高く、容易にハウリング周波数を人の可聴域外
の超音波の領域にシフトさせることができ、ハウリング
が生じても、消音性能に影響を与えないようにできる。

しかも、キャンセル音Ａの人力にモニター用マイクロホ
ンを必要としないので、ダイヤフラム１ａの放射前面に
は何も設けられず、消音スピーカｌの音場な乱すことが
ない。よって、高周波域まで安定した消音性能が得られ
る。加えて、外部騒音Ｃを入力するためのマイクロホン
を不要として構成を簡単にできるという効果も得られる
。

さらに、使用時には耳腔Ｅに近接した位置に配置される
消音スピーカｌにより外部騒音Ｃを入力するようにして
いるため、使用者が聞く外部騒音Ｃとほぼ等しい外部騒
音Ｃを入力することができる。よって、安定した消音性
能が得られ、フィードバック制御用の回路やマイクロホ
ンが不要で構成が簡単であるという効果が得られる。

以上、実施例を図面に基づいて説明してきたが、具体的
な構成はこの実施例に限られるものではなく、本発明の
要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても本
発明に含まれる。

例えば、騒音キャンセル回路に対し、他のマイクや外部
信号等を入力するミキサーを設け、必要な会話音や呼出
音等を消音スピーカから出力するようにしてもよい。

また、消音スピーカとしては、実施例で示したダイヤフ
ラム式のものには限られない。

（発明の効果） 以上説明してきたように、本発明のアクティブ・ノイズ
・キャンセラーにあっては、消音スピーカを外部騒音の
人力に用いるようにしたために、以下に列挙する効果を
同時に得ることができる。

■　モニター用マイクロホンやその支持部材が消音スピ
ーカの音場を乱すことがない、これによって、高周波域
までの外部騒音を安定的に消音することができるという
効果が得られる。

■　外部騒音を消音スピーカにより入力するようにした
ために、外部騒音を入力するためのマイクロホンを不要
として構成を簡単にできるという効果か得られ、さらに
、消音スピーカが使用者の耳腔に対向していることから
、使用者に聞こえる外部騒音と等しい外部騒音を入力す
ることができ、これによって、フィードバック制御用の
マイクロホンや回路を不要とし、構成を簡単にできると
いう効果が得られる。

■　上述のように消音スピーカによって外部騒音を入力
するようにして、消音スピーカから出力されるキャンセ
ル音が騒音キャンセル回路に入力される際に、空気中を
伝達されることがないため、空気伝達による位相遅れが
生じないようにでき、これによって、可聴域のハウリン
グの発生を防止して消音性能を向上できるという効果が
得られる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明一実施例のアクティブ・ノイズ・キャンセ
ラーの構成を示す全体図である。 Ａ・・・キャンセル音 Ｃ・・・外部騒音 Ｄ・・・外部音信号（入力音） Ｅ・・・耳腔 Ｆ・−・消音信号（残留信号） Ｇ・・・キャンセル音発生信号 ｌ・・・消音スピーカ ｌａ−・−ダイヤフラム ２・・・騒音キャンセル回路

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）　使用者の耳腔に対し所定のキャンセル音を発生放
   射させる消音スピーカと、外部騒音を入力する騒音入力
   手段と、該騒音入力手段による入力信号に基づき、外部
   騒音とは逆位相のキャンセル音を発生させるべく消音ス
   ピーカにキャンセル音発生信号を出力する騒音キャンセ
   ル回路とを備え、外部騒音に対し逆位相のキャンセル音
   の打ち消し作用によって外部騒音を消音するようにした
   アクティブ・ノイズ・キャンセラーにおいて、 前記騒音入力手段として消音スピーカを用い、前記騒音
   キャンセル回路を、消音スピーカからの入力信号から、
   キャンセル音に関する信号を除き、その残留信号に基づ
   きキャンセル音発生信号を形成出力する回路としたこと
   を特徴とするアクティブ・ノイズ・キャンセラー。