JPH03274894A - 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
するアクテイブ・ノイズ・キャンセラーに関する。

（従来の技術） 従来、アクテイブ・ノイズ・キャンセラーとして、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。このアクテイブ・ノイズ・キャ
ンセラーは、モニタ用マイクロホンからの入力音とは逆
位相のキャンセル音を消音スピーカから出力し、外部騒
音とキャンセル音との打ち消し作用により外部騒音を消
音するものである。

しかしながら、この従来技術によれば、キャンセル音を
偏りなく入力すると共に、キャンセル音の音場を乱さな
いように、モニタ用マイクロホンを設置するのが困難で
あるという問題がある。

しかも、モニタ用マイクロホンは、外部騒音も入力する
必要から消音スピーカとはある程度の間隔を設ける必要
があり、これにより位相遅れが生じてハウリングが生じ
るという問題もある。

そこで、本願出願人は、以上のような従来の問題をフィ
ードバック制御が不要な簡単な制御回路により解決する
手段として、特願平１−４４７９０号に記載のアクテイ
ブ・ノイズ・キャンセラー（以下先行技術という）を提
案した。

この先行技術は、消音スピーカの負圧面に、キャンセル
音と同位相の副キャンセル音を放射する副スピーカを設
け、消音スピーカの負圧面から放射されるキャンセル音
とは逆位相の音（負キャンセル音）と副キャンセル音と
が打ち消し合う位置にモニタ用マイクロホンを設けて、
モニタ用マイクロホンに外部騒音のみが入力されるよう
にしている。

（発明が解決しようとする課題） 上述の先行技術において、特に頭部に装着して使用する
ようにしたものにあっては、騒音キャンセル回路が常に
騒音キャンセル作動を行っていると、着脱の際に、ヘッ
ドホン状のカバーと頭部との擦れ音をモニタ用マイクロ
ホンが入力してしまって、それにより、消音スピーカか
ら不快な音が出力されるという問題があった。

本発明は、上述のような問題に着目してなされたもので
、装着時の不快音を無くすことのできるアクテイブ・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） 本発明のアクテイブ・ノイズ・キャンセラーでは、騒音
キャンセル回路に、この騒音キャンセル回路の作動・非
作動を切り換える操作スイッチを設けることで上記課題
を解決するようにした。

即ち、本発明のアクテイブ・ノイズ・キャンセラーでは
、正負一方の面から消音対象空間に向けて所定のキャン
セル音を放射させる消音スピーカと、該消音スピーカの
正負他方の面に向けて前記キャンセル音と同位相の副キ
ャンセル音を放射させる副スピーカと、両スピーカから
放射される音が打ち消し合う位置に配置されたモニタ用
マイクロホンと、該モニタ用マイクロホンからの入力音
とは逆位相のキャンセル音を消音スピーカの一方の面か
ら放射させるべくキャンセル音発生信号を出力すると共
に、副スピーカから消音スピーカの他方の面に対してキ
ャンセル音と同位相の副キャンセル音を放射させるべく
副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、前記消音スピーカ及び副スピーカが、頭部
に装着可能に形成され、前記騒音キャンセル回路に、こ
の騒音キャンセル回路の作動・非作動の切換操作を行う
操作スイッチが接続されていることを特徴とする手段と
した。

尚、前記騒音キャンセル回路に、操作スイッチを作動側
に切り換えてから所定時間は騒音キャンセル回路の作動
を禁止するタイマ回路を設けてもよい。

また、前記操作スイッチは、通常、非作動側に設定され
、頭部装着時の装着力により作動側に切り換えられる構
造に形成してもよい。

（作　用） 消音を行う場合、モニタ用マイクロホンから入力された
音に基づき、消音スピーカから消音対象空間に向けてキ
ャンセル音を放射する。

よって、消音対象空間では、外来音がそれとは逆位相の
キャンセル音により打ち消される。

また、モニタ用マイクロホンは、両スピーカからの音が
打ち消しされる位置に配置されていて、部も、この位置
では、消音スピーカの正負一方の面から放射されるキャ
ンセル音及び他方の面から放射されるキャンセル音とは
逆位相の負キャンセル音とが、それぞれ、副スピーカの
正負一方の面から放射されるキャンセル音とは逆位相の
負キャンセル音（負側キャンセラー）及び副キャンセル
音（＝キャンセル音）と打ち消し合って両スピーカから
の音は入力されず、外来音だけを入力することができる
。

また、本発明請求項１記載のアクテイブ・ノイズ・キャ
ンセラーを装着する際には、操作スイッチを非作動側に
切り換えておく。この場合、騒音キャンセル回路は作動
されず、装着に伴なう頭部との擦れ音等がモニタ用マイ
クロホンで入力されてしまって両スピーカから不快な音
が出力されるという不具合が防止される。

そして、装着後に、操作スイッチを作動側に切り換えて
、上述の騒音キャンセル作動を行うことができる。

また、このアクテイブ・ノイズ・キャンセラーを頭部か
ら外す際にも、操作スイッチを非作動側に切り換えてか
ら行う。この場合も、頭部との擦れ音が生じても、両ス
ピーカから不快な音が出力されることはない。

次に、請求項２記載のアクテイブ・ノイズ・キャンセラ
ーの場合、操作スイッチを作動側に切り換えても、タイ
マ回路の作動に基づき、所定時間が経過するまでは、騒
音キャンセル回路の作動が禁止されて、キャンセル音及
び副キャンセル音は出力されない。

従って、装着前に操作スイッチを作動側に切り換えてか
ら、装着しても、所定時間内であれば、頭部との擦れ音
等が生じても、両スピーカから不快音が出力されること
はない。

次に、請求項３記載のアクテイブ・ノイズ・キャンセラ
ーの場合、頭部に装着すると、この時の装着力により操
作スイッチが作動側に切り換えられる。また、逆に頭部
から外すと、付勢力等により非作動側に切り換えられる
。尚、騒音キャンセル回路内に請求項２記載のタイマ回
路が鰻けられている場合には、作動側に切り換えが成さ
れてから所定時間後に騒音キャンセル回路からキャンセ
ル音及び副キャンセル音出力が成される。

従って、着脱時の切り換え操作を省くことができ、操作
性が向上する。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。尚、
実施例を説明するにあたり、各図において同一の符号は
同一の対象を示す。

まず、構成を説明する。

第１図は本発明実施例のアクテイブ・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、１は使
用者の耳腔Ｅ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、２は副スピーカ、３は外来音Ａを入力
するモニター用マイクロホン、４は前記消音スピーカ１
にキャンセル音発生信号ａを出力すると共に、副スピー
カ２に副キャンセル音発生信号すを出力する騒音キャン
セル回路、５は隔壁、６はカバー、７は操作スイッチで
ある。

前記消音スピーカ１は、ダイヤフラムｌｂ、　コイルＩ
Ｃ，マグネット１ｄを備えていて、コイル１ｃに通電す
るとマグネット１ｄと吸引しあってダイヤフラム１ｂを
振動させる構造であり、ダイヤフラム表面１ｅが正圧面
であり、ダイヤフラム裏面１ｆが負圧面となる。

前記副スピーカ２は、前記消音スピーカ１と同一のスピ
ーカ、即ち、音響的に等価のスピーカであって、ダイヤ
フラム２ｂ、コイル２ｃ、マグネット２ｄを備えていて
、ダイヤフラム表面２ｅが正圧面であり、ダイヤフラム
裏面２ｆが負圧面である。

前記隔壁５は、ヘッドホン状のカバー６の内部を消音空
間Ｂと外来音側空間Ｃとに画成すると共に、両スピーカ
１．２を支持している。そしてこの支持構造は、両スピ
ーカ１，２を隔壁５の中央で対称的に支持すると共に、
両スピーカ１，２の間に中間室りを形成する構造となっ
ている。

尚、前記隔壁５には、中間室りと外来音側空間Ｃとを連
通ずる連通孔５ａが形成されている。

前記モニタ用マイクロホン３は、両スピーカ１．２の間
の下方位置の隔壁５に形成された取付用孔５ｂに取り付
けられている。

前記モニタ用マイクロホン３及び両スピーカ１．２は、
騒音キャンセル回路４に接続されている。即ち、前記騒
音キャンセル回路４は、モニタ用マイクロホン３から入
力される音に基づいて、両スピーカ１，２から、キャン
セル音Ｓ１及び副キャンセル音ｓ２を放射させるもので
、プリアンプ４ｃ、フィルタ回路４ｄ、パワーアンプ４
ｅ。

反転回路４ｆ、遅延回路４ａ、ゲイン回路４ｂ及びタイ
マ回路４９を有している。

前記プリアンプ４Ｃは、モニタ用マイクロホン３からの
信号が入力され、この入力信号を前置増幅する。

前記フィルタ回路４ｄは、プリアンプ４Ｃを経た信号の
中から不必要な周波数範囲をキャンセル音から取り除く
もので、即ち、両スピーカ１，２から出力することので
きない周波数範囲の音を取り除くように構成されている
。

前記パワーアンプ４ｅは、フィルタ回路４ｄを経た信号
を、後述するキャンセル音Ｓ１の音圧が外来音Ａと等し
くなるように主増幅するものである。

前記反転回路４ｆは、パワーアンプからの信号の位相を
１８０度ずらして消音スピーカ１に向けて出力する回路
である。

前記遅延回路４ａは、反転回路４ｆを経た信号の位相を
遅らせたり速めたりするもので前記消音スピーカ１に接
続されている。

前記ゲイン回路４ｂは、前記パワーアンプ４ｅからの信
号のゲインを任意に変更するもので、副スピーカ２に接
続されている。

ところで、騒音キャンセル回路４とモニタ用マイクロホ
ン３との間には、操作スイッチγが設けられている。

この操作スイッチ７は、前記騒音キャンセル回路４を作
動状態と非作動状態に切り換えるもので、図示の開状態
で非作動操作側であり、投入状態が作動操作側であって
、第２図に示すようにカバー６の端部の外側に設けられ
ている。

前記騒音キャンセル回路４において、この操作スイッチ
７に接続されているのが前記タイマ回路４９であって、
このタイマ回路４９は、操作スイッチ７の投入を受けて
タイマ作動を開始し、このタイマ作動中は、モニタ用マ
イクロホン３からの入力信号を遮断し、所定時間（例え
ば、３〜４秒程度）が経過してタイマ作動が終了すると
、モニタ用マイクロホン３からの入力信号をプリアンプ
４ｃ側へ通過させる構造となっている。

尚、騒音キャンセル回路４において、電源は図示を省略
している。

次に、作用を説明する。

（イ）外来音消音時 例えば、航空機のコックピット内等のような外部騒音下
において、この外部騒音が聴こえないようにしたい場合
には、本実施例装置を図示のように耳腔Ｅにあてて使用
する。

この時の作動を簡単に説明する。

まず、モニタ用マイクロホン３から、外来音（外部騒音
）Ａが入力される。

そして、騒音キャンセル回路４では、モニタ用マイクロ
ホン３からの入力信号に対して、増幅・フィルタ処理を
施すと共に、必要に応じ遅延処理及びゲイン処理を施し
て、消音スピーカ１に対して外来音Ａとは位相を逆転さ
せた信号であるキャンセル音発生信号ａを出力し、一方
、副スピーカ２に対しては外来音Ａと同位相の信号であ
る副キャンセル音発生信号すを出力する。

従って、消音スピーカ１からは、消音空間Ｂに向けて外
来音Ａとは逆位相のキャンセル音Ｓ１が放射され、この
消音空間Ｂでは、外来音Ａがこの逆位相のキャンセル音
Ｓ１による打ち消し作用を受けて消音される。

ところで、消音スピーカ１からキャンセル音Ｓ１が放射
される場合、負圧面であるダイヤフラム裏面１ｆからは
、キャンセル音Ｓ１とは逆位相の負キャンセル音ｔ１が
放射される。

一方、副スピーカ２には、キャンセル音発生信号ａとは
逆位相の副キャンセル音発生信号すが与えられていて、
部ち、ダイヤフラム裏面２ｆから消音スピーカ１に向け
てキャンセル音Ｓ１と同位相の副キャンセル音Ｓ２が放
射されると共に、ダイヤフラム表面２ｅから外来音側空
間Ｃに向けて副キャンセル音Ｓ１　（＝キャンセル音ｓ
２）と逆位相の負側キャンセラーｔ２（＝負キャンセル
音ｔ１）が放射される。

従って、両スピーカ１，２の間、の中間室りでは、消音
スピーカ１から放射される負キャンセル音ｔ１と副スピ
ーカ２から放射される副キャンセル音ｓ２とが逆位相で
あることで打ち消されるため、モニタ用マイクロホン３
にあっては、両スピーカ１，２からの音が入力されず、
外来音Ａのみを入力することができる。

（ロ）装着時 本実施例のアクテイブ・ノイズ・キャンセラーは、上述
のようにして外来音Ａを消音することができるが、頭部
に装着するにあたり、まず、操作スイッチ７を開状態と
しておく。

そして、装着する直前に操作スイッチ了を投入して、タ
イマ回路４９をタイマ作動させる。このタイマ回路４９
のタイマ作動状態では、モニタ用マイクロホン３からの
入力信号は、タイマ回路４９で遮断され、両スピーカ１
，２から各音ｓｌ、ｓ２、ｔｌ、ｔ２が出力されること
はない。

従って、本実施例アクテイブ・ノイズ・キャンセラーを
装着する際に、カバー６が耳腔Ｅ等の頭部と擦れて生じ
る音に対応したキャンセル音ｓ１等が出力されることは
なく、装着時に不快な音が出力されることはない。

（ハ）取り外し時 本実施例のアクテイブ・ノイズ・キャンセラーを頭部か
ら取り外す際には、装着した状態で操作スイッチ７を開
状態に切り換える。

こうして、騒音キャンセル４が作動しない状態にしてか
ら取り外す。この場合も、装着時と同様に、頭部との擦
れ音などを原因とした不快な音の発生を防止することが
できる。

（ニ）バランス不良時 ところで、上記の打ち消し作用は、両スピーカ１．２が
モニタ用マイクロホン３を中心に対称に配置され、かつ
、両発生信号ａ、　　ｂが同じゲインで出力された場合
に得られる。

ところが、両スピーカ１，２及びマイクロホン３の取付
誤差や、騒音キャンセル回路４の構成部品の製造誤差等
により、取付位置にずれが生じたり、両信号ａ、　　ｂ
のゲインや位相にずれが生じたり、また、消音空間Ｂと
外来音側空間Ｃとの音場の相違等により、モニタ用マイ
クロホン３の位置における両スピーカ１，２からの音が
アンバランスとなることがある。

このような場合には、両スピーカ１，２からの音が完全
に打ち消されずにモニタ用マイクロホン３に入力されて
しまうという不都合が生じる。

そこで、このような場合本実施例では、遅延回路４ａに
おいて、キャンセル音発生信号ａの位相を遅らせたり速
めたりして、両信号ａ、　　ｂの位相のずれを補正した
り（１８０°ずれた状態にする）、ゲイン回路４ｂにお
いて、副キャンセル音発生信号すのゲインを上下させて
、両信号ａ、　ｂのゲインを一致させたりすることで、
上記アンバランスを解消することができる。

尚、本実施例の場合、このような遅延回路ａ及びゲイン
回路４ｂの調整は、工場出荷時において行うようにして
いるが、ダイヤル等を設けて、使用時に調整できるよう
にしてもよい。

次に、第３図及び第４図に示す本発明第２実施例につい
て説明する。

この第２実施例は、操作スイッチを装着時の操作力によ
り作動側に切り換えられる構造とした例であって、第３
図は本実施例のアクテイブ・ノイズ・キャンセラーの全
体を示す正面図である。

この図に示すように、カバー２６．２６は、っる部２ｏ
で連結されて、左右対称に設けられている。そして、こ
のカバー２６の、外周に配設された柔軟な部材で形成さ
れた回当て部２６ａに、第４図に示す操作スイッチが内
蔵されている。

即ち、この操作スイッチ２７は、２つの環状の電極２γ
ａ、２７ｂを有し、画電極２７ａ、２７ｂは軸方向に離
間して配置されると共に、軸方向に移動可能に支持され
ている。そして、画電極２７ａ、２７ｂは、内周側に設
けられた絶縁性のクツション材やばね材で形成された絶
縁材２７ｃで連結されている。

従って、本実施例のアクテイブ・ノイズ・キャンセラー
を装着すると、装着時にかかる圧縮力により絶縁材２γ
Ｃを縮ませて画電極２アａ、２７ｂが接触し、騒音キャ
ンセル回路４が作動を開始する。

次に、第５図及び第６図に示す第３実施例について説明
する。

この実施例は、操作スイッチ３７の電極３７ａ、３７ｂ
をつる部２０とカバー２６とに跨がって設けた例である
。

即ち、つる部２０の基部近傍位置に一方の電極３７ａが
設けられている。また、この電極３７ａと対向する位置
のカバー２６に他方の電極３７ｂが設けられている。

従って、非装着時には、第５図に示すように、画電極３
γａ、　　３γｂが離間していて騒音キャンセル回路４
は、非作動状態となっている。

そして、装着状態では、第６図に示すように、カバー２
６がつる部２０と相対回動して画電極３７ａ、３７ｂが
接触して、騒音キャンセル回路４がキャンセル作動状態
となる。

次に、第７図に示す第４実施例について説明する。

この実施例は、第３実施例と同様に操作スイッチ４アを
構成する電極４７ａ、４７ｂをつる部２０とカバー２６
とに跨がって設けた例であって、画電極４７ａ、４７ｂ
の位置が第３実施例と異なっている。

次に、第８図に示す、第５実施例について説明する。

この第５実施例は、圧力がかかると接触する構造の操作
スイッチ５７を設けた例である。

即ち、この操作スイッチ５アは、接点シート５７ａとス
ペーサ５７ｂと表面シート５７ｃとの３枚のシートによ
り構成されている。ぞして、この操作スイッチ５γは、
通常は表面シート５７ｃが接点シート５７ａと離間して
おり、表面シート５７Ｃに圧力がかかるとスペーサ５７
ｂの中央の穴５７ｄの部位で接点シート５７ａに接触し
て通電可能な状態となる構造となっている。

この操作スイッチ５７は、装着時に圧力がかかる部位、
例えば、つる部２０や回当て部２６ａに配設する。

以上、実施例を図面に基づき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、本発明は、
消音対象音をキャンセルするものであるから、消音対象
音しては、上述したような騒音に限られるものではなく
、例えば、音の調和を図る目的において、任意の音のみ
をキャンセルするというような使用方もある。

また、実施例では、両スピーカ１，２のダイヤフラム１
ｂ、２ｂの正圧面１ｅ、２ｅを消音対象空間Ｂ及び外来
音側空間Ｃに向けて配置した例を示したが、１８０°回
転させて負圧面Ｉｆ、２ｆがそちらの方向を向くように
してもよい。

（発明の効果） 以上説明してきたように、本発明のアクテイブ・ノイズ
・キャンセラーにあっては、両スピーカを着脱する際に
、騒音キャンセル回路を非作動状態にして、不快な音の
発生を防止することができるという効果が得られる。

また、請求項２記載のアクテイブ・ノイズ・キャンセラ
ーでは、操作スイッチを作動側に切り換えてから、騒音
キャンセル回路が作動を開始するまで所定の時間を要す
るようにしたため、スピーカを装着し終える前に操作ス
イッチを操作側に切り換えても、装着し終えるまでの間
、騒音キャンセル回路の作動を禁止して両スピーカから
不快音が出力されるのを防止することができるもので、
操作スイッチが目で見える状態で切換操作を行ってから
装着するといった使い方が可能となって操作性が向上す
るという効果が得られる。

さらに、請求項３記載のアクテイブ・ノイズ・キャンセ
ラーでは、操作スイッチが、頭部装着時の装着力により
作動側に切り換えられる構造としたため、操作スイッチ
の切換操作が不要であり操作性に優れているという効果
が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明第１実施例のアクテイブ・ノイズ・キャ
ンセラーの構成を示す全体図、第２図は第１実施例の要
部を示す側面図、第３図は第２実施例を示す正面図、第
４図は第２実施例の要部を示す斜視図、第５図及び第６
図は本発明第３実施例の構成及び作用を示す斜視図、第
７図は本発明第４実施例の要部を示す斜視図、第８図は
本発明第５実施例の要部を示す分解斜視図である。 １・・・消音スピーカ １ｅ・・・ダイヤフラム表面（正圧面）１ｆ・・・ダイ
ヤフラム裏面（負圧面）２・−・副スピーカ ３・・・モニター用マイクロホン ４・・・騒音キャンセル回路 ４９・・・タイマ回路 ７・・・操作スイッチ ２７・・・操作スイッチ ３Ｙ・・・操作スイッチ ４７・・・操作スイッチ ５Ｙ・・・操作スイッチ ａ・・・キャンセル音発生信号 ｂ・・・副キャンセル音発生信号 ｓｌ・・・キャンセル音 ｓ２・・・副キャンセル音

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）正負一方の面から消音対象空間に向けて所定のキャ
   ンセル音を放射させる消音スピーカと、該消音スピーカ
   の正負他方の面に向けて前記キャンセル音と同位相の副
   キャンセル音を放射させる副スピーカと、 両スピーカから放射される音が打ち消し合う位置に配置
   されたモニタ用マイクロホンと、 該モニタ用マイクロホンからの入力音とは逆位相のキャ
   ンセル音を消音スピーカの一方の面から放射させるべく
   キャンセル音発生信号を出力すると共に、副スピーカか
   ら消音スピーカの他方の面に対してキャンセル音と同位
   相の副キャンセル音を放射させるべく副キャンセル音発
   生信号を出力する騒音キャンセル回路と、を備え、 前記消音スピーカ及び副スピーカが、頭部に装着可能に
   形成され、 前記騒音キャンセル回路に、この騒音キャンセル回路の
   作動・非作動の切換操作を行う操作スイッチが接続され
   ていることを特徴とするアクテイブ・ノイズ・キャンセ
   ラー。 ２）前記騒音キャンセル回路には、操作スイッチを作動
   側に切り換えてから所定時間は騒音キャンセル回路の作
   動を禁止するタイマ回路が設けられている特徴とする請
   求項１記載のアクテイブ・ノイズ・キャンセラー。 ３）前記操作スイッチが、通常、非作動側に設定され、
   頭部装着時の装着力により作動側に切り換えられる構造
   に形成されていることを特徴とする請求項１及び２記載
   のアクテイブ・ノイズ・キャンセラー。