JPH0456499A - 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、例え
ば、米国特許筒４４５５６′７５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、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号に記載のアクティ
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、消音スビコ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か入力されるよう
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、騒音等の外来音をキャンセル
する際及びキャンセルをやめるには、スイッチの０Ｎ−
ＯＦＦ操作を必要とし、操作の煩わしさがある。

また、常にキャンセル作動を行うと、消費電力か多くな
るという問題もある。

本発明は、上述のような問題に着目してなされたもので
、スイッチ操作の煩わしさを無くすと共に、電力消費量
を少なくして省エネを図ることのできるアクティブ・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） 本発明のアクティブ・ノイズ・キャンセラーでは、モニ
タ用マイクロホンからの入力音が予め設定された音情報
を示した時にキャンセル音発生信号及び副キャンセル音
発生信号を出力する作動を許し、設定された音情報が得
られない場合には、両発生信号の出力を禁止する条件設
定回路を騒音キャンセル回路に設けることで上記課題を
解決するようにした。

即ち、本発明のアクティブ・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、該騒音キャンセル回路に設けられ、前記モニタ用マ
イクロホンからの入力音が予め設定された音情報を示し
た時にキャンセル音発生信号及び副キャンセル音発生信
号を出力する作動を許し、設定された音情報が得られな
い場合には、両発生信号の出力を禁止する条件設定回路
とを設けた。

（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、即ち、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
。

ところで、本発明では、上述のような外来音の消音は、
条件設定回路においてモニタ用マイクロホンから入力さ
れる外来音が設定された音情報を示した時に成される。

即ち、外来音の音圧が設定以上であったり、外来音の周
波数が設定周波数以上であったり、逆に設定周波数未満
であったり、設定周波数の幅であったり、設定波形であ
ったりした場合に、騒音キャンセル回路において、上述
のキャンセル音発生信号及び副キャンセル音発生信号の
出力が成される。

このようであるから、モニタ用マイクロホンからの入力
音か設定された音情報を示さない場合には、騒音キャン
セル回路において両発生信号を出力する作動は成されず
、この場合、電力は消費されない。

また、装置の０Ｎ−ＯＦＦ操作が不要である。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

ます、構成を説明する。

第１図は本発明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、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はカバーである。

前記消音スピーカ１は、ダイヤフラムＩｂ、　　コイル
Ｉｃ、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
通する連通孔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８１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、条件設定回路４ａ、フィルタ回路４
ｄ。

パワーアンプ４ｅ、反転回路４ｆ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、条件設定回路４日を介して得
られるプリアンプ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４ｃ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。

前記条件設定回路４ａは、プリアンプ４ｃを経た信号が
示す入力音の音圧が所定のレベル以上である時に、この
信号をフィルタ回路４ｄへ通過させ、所定レベル未満で
ある時には、信号をカットするものである。

この条件設定回路の構成を示すのが第２図の回路図であ
って、■、■の符合は第１図と対応している。

部ち、この条件設定回路４ａは、オペアンプ４１．４２
，４３．と、トランジスタ４４と常開のリレースイッチ
４５とを有し、第３図に示すように、プリアンプ４ｃを
経て得られる入力信号９の音圧レベルがセットレベル１
未満の場合には、リレースイッチ４５が開いていて、プ
リアンプ４ｃからの信号が遮断される。そして、第４図
に示すように、人力信号９の音圧レベルがセットレベル
ｈを越えた場合には、リレースイッチ４５が閉成されて
入力信号９がフィルタ回路４ｄ側へ通過され、それによ
り、キャンセル音発生信号ａ及び副キャンセル音発生信
号すが形成されることになる。

次に、作用を説明する。

例えば、断続的な騒音が発生する工場等の外部騒音下に
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に、外来音（外部騒音）
Ａか入力され、電気信号に変換されて騒音キャンセル回
路４に入力される。

そして、この信号はプリアンプ４ｃで前置増幅した後に
条件設定回路４ａにおいて入力信号９の音圧レベルがセ
ットレベル１以上であるかどうか判定され、その音圧レ
ベルがセ・ントレベルｈを越える大きな騒音が入力され
た時のみ、フィルタ回路４ｄ側に伝達される。

このように信号がフィルタ回路４ｄ側に伝達された場合
には、この信号を増幅・フィルタ処理を施して、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か放射され、この
消音空間日では、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。

そして、入力信号９の音圧レベルがセットレベルｈを越
えるような大きな騒音の発生が止むと、条件設定回路４
ａのリレースイッチ４４が開成されて入力信号９を遮断
した状態となり、キャンセル音発生信号ａ及び副キャン
セル音発生信号すの発生が停止される。

従って、大きな騒音下ではないし、キャンセル作用も成
されないため、会話等を行うことができる。

ところで、消音スピーカ１からキャンセル音＄１か放射
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、
即ち、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ル台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。

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、この実施例に附られるものではない。

例えば、実施例では、条件設定回路において予め設定さ
れた音情報として、入力音の音圧を示したが、音の周波
数や波形を設定してもよい。

即ち、ある高音の騒音や低音の騒音のみを消音して、会
話音等の中間域の周波数は消したくないというような場
合、条件設定回路に、バイパスフィルタやローパスフィ
ルタ等を設け、このフィルタを信号が通過した時のみ、
信号を通過させてキャンセル音発生信号及び副キャンセ
ル音発生信号を形成する構成すればよい。

また、所定の音のみを消音したい場合、その波形を設定
しておき、その波形の信号か入力された時のみ、信号を
通過させる構成とすればよい。

また、実施例では、両スピーカ１．２のダイヤフラム＋
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１ｆ、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、本発明のアクティ７・ノイズ
・キャンセラーにあっては、モニタ用マイクロホンから
の入力音が予め設定された音情報を示した時にキャンセ
ル音発生信号及び副キャンセル音発生信号を出力する作
動を許し、設定された音情報が得られない場合には、両
発生信号の出力を禁止する条件設定回路を騒音キャンセ
ル回路に設けた構成としたため、騒音キャンセル回路が
キャンセル音発生信号及び副キャンセル音発生信号を出
力する消音作動を行うにあたり、ＯＮ・ＯＦＦ操作を行
うことなく、消したい音が入力された時に自動的に消音
作動がなされ、それ以外の時には、作動停止されるから
、ＯＮ・○ＦＦ操作の煩わしさがないと共に、無駄な電
力消費が成されず、省エネを図ることができるという効
果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例のアクティ７・ノイズ・キャンセ
ラーの構成を示す全体図、第２図は実施例の要部を示す
回路図、第３図及び第４図は入力音レベルとセットレベ
ルとの関係を示すクラ７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 ４日・・・条件設定回路 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 第２図 ４１．４２．４３・・・オペアンプ ４４・・・トランジスタ ４５・・・リレースインチ

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、 該騒音キャンセル回路に設けられ、前記モニタ用マイク
   ロホンからの入力音が予め設定された音情報を示した時
   にキャンセル音発生信号及び副キャンセル音発生信号を
   出力する作動を許し、設定された音情報が得られない場
   合には、両発生信号の出力を禁止する条件設定回路と、 を備えていることを特徴とするアクティブ・ノイズ・キ
   ャンセラー。