JPH07327068A - 能動型騒音除去装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 騒音環境の中で当該騒音に影響されず快適に
会話をするため、簡単な構成で提供する。 【構成】 アクティブヘッドフォン２０は、各々耳道付
近に位置するセンサマイク３４Ｒ，３４Ｌを備えた乗員
右耳用のフォン２２Ｒ及び乗員左耳用のフォン２２Ｌを
備えている。センサマイク３４Ｒ，３４Ｌの出力信号
は、マイクアンプ２４を介し電話機９０へ入力されか
つ、サイレン信号Ｓ１が入力されるＥＣＵ２８へ入力さ
れる。ミキサー３０では、電話機９０からの他からの通
信信号Ｔ１、及びＥＣＵ２８で入力信号に基づき生成さ
れた騒音除去のための騒音除去信号Ｓ３を合成し、フォ
ンアンプ３２を介し各フォン２２Ｒ、２２Ｌへ出力す
る。従って、センサマイク３４Ｒ，３４Ｌが送話器等と
騒音等を除去信号を生成のための入力装置等とを兼ねる
ので、簡単な構成にすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、能動型騒音除去装置に
かかり、特に、ヘッドフォン装置等の放音するための装
置を用いて周囲の騒音等の不要な音を除去し、他者との
通信を快適に行う能動型騒音除去装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電話等からの通信信号による音を聴取す
るためや、遠隔地の相手からの話を聴取するために、人
物の頭部に装着され、入力される音響信号に応じた音
を、ヘッドフォン等により覆われた人物の耳道付近に形
成された放音空間に放音するヘッドフォン装置がある。
このヘッドフォン装置では、この放音空間に周囲の騒音
等が同時に侵入することによって、本来聴取すべき音を
聞き逃してしまう虞があるので、騒音環境の中で当該騒
音に影響されず快適に会話をするため、周囲の騒音等を
除去する能動型騒音除去装置としての通話装置がある
（特開平５−１１０６５０号公報）。

【０００３】この通話装置では、送話器と別体に周囲の
騒音を検出するマイクロフォンを設置し、マイクロフォ
ンの出力信号の位相を反転させた位相反転信号を、送話
器の出力と加算して送信する。また、受信信号に前記位
相反転信号を加算して受話器から出力している。このよ
うに、マイクロフォンで収音し、出力される収音信号か
ら得られる騒音成分信号の逆位相の騒音成分信号を送話
器の出力と合成し、この合成による干渉作用によって、
騒音成分を除去している。これにより、通話装置を装着
した人物は、騒音環境の中で当該騒音に影響されず快適
に会話をすることができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
能動型騒音除去装置では、マイクロフォンと送話器及び
受話器とが別体のため、構成が複雑になる、という問題
がある。

【０００５】また、従来の能動型騒音除去装置のよう
に、送話器と別体にマイクロフォンを設け、マイクロフ
ォンの出力信号の逆位相である位相反転信号を生成し、
この位相反転信号と送話器の出力と加算（合成）する
と、送信すべき送話者の音声が除去される虞がある。す
なわち、マイクロフォンに送話者の音声の一部が混入
し、送話者の音声に対応するマイクロフォンの出力信号
から逆位相である位相反転信号が生成される虞がある。

【０００６】本発明は、上記事実を考慮して、騒音環境
の中で当該騒音に影響されず快適に会話をするため、簡
単な構成で提供できる能動型騒音除去装置を得ることが
目的である。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の能動型騒音除去装置は、人物の耳道入口付近
に配設され、該人物の周囲の音及び該人物が発する音声
を収音すると共に該収音した音に対応する収音信号を出
力する収音手段と、予め定めた音に対応する参照信号及
び前記収音信号に基づいて騒音を除去するための騒音除
去信号を生成し出力する信号生成手段と、前記収音信号
を通信回線に出力すると共に、該通信回線から入力され
た通信信号を出力する信号入出力手段と、前記騒音除去
信号に対応する音と前記通信信号に対応する音とが前記
耳道入口付近で合成されるように音を放音する放音手段
と、を備えている。

【０００８】

【作用】本発明の能動型騒音除去装置では、人物の耳道
入口付近に配設された収音手段によって、耳道入口付近
の音を収音する。この耳道入口付近の音には、人物の周
囲の音及び該人物が発する音声がある。この収音と共
に、収音手段は収音した音に対応する収音信号を出力す
る。信号生成手段は、この収音信号及び予め定めた音に
対応する参照信号に基づいて騒音を除去するための騒音
除去信号を生成し出力する。この参照信号には、サイレ
ンを放音するためのサイレン信号がある。従って、この
騒音除去信号は、収音信号及び予め定めた音に対応する
参照信号に基づいて生成されているので、人物が発する
音声を除去するような逆位相の信号を含むことがない。
信号入出力手段は、前記収音信号を電話回線や無線回線
等の通信回線に出力すると共に、該通信回線から入力さ
れた通信信号を出力する。放音手段は、生成された騒音
除去信号に対応する音と入力された通信信号に対応する
音が耳道入口付近で合成されるように音を放音する。従
って、人物の耳道入口付近では、サイレン等の騒音が除
去されるべき信号に対応する音と、入力された通信信号
に対応する音と、人物が発する会話のための音声等とが
重畳されることになる。このため、収音手段では、騒音
が除去され、人物が発する会話のための音声等を明確に
収音することができる。このように、収音手段は、通信
するための送話器等と騒音等を除去する騒音除去信号を
生成するための入力装置等とを兼ねている。この収音手
段が配設された人物の耳道入口付近における音は、騒音
除去信号に対応する音の放音によって騒音が除去される
ので、人物は騒音が低減し騒音環境の中で当該騒音に影
響されず快適に会話をすることができる。

【０００９】

【実施例】以下、図面を参照して、本発明の実施例を詳
細に説明する。本実施例は、救急車等の緊急車両に搭載
された能動型騒音除去装置に本発明を適用したものであ
る。

【００１０】図１に示したように、第１実施例の能動型
騒音除去装置１０は、図示しない緊急車両の乗員の頭部
に装着されるアクティブヘッドフォン２０を備えてい
る。このアクティブヘッドフォン２０は、乗員の右側の
耳用として装着されるフォン２２Ｒ及び乗員の左側の耳
用として装着されるフォン２２Ｌからなる左右１対のフ
ォンを備えている（詳細は後述、図３参照）。この各フ
ォン２２Ｒ、２２Ｌには、乗員の左右の耳道付近の位置
に収音手段としてのセンサマイク３４Ｒ，３４Ｌが配置
されている。これらのセンサマイク３４Ｒ，３４Ｌは、
乗員が発する音声と乗員の周囲からの音とを共に、収音
するためのものである。

【００１１】センサマイク３４Ｒ，３４Ｌの各々は、マ
イクアンプ２４に接続されている。マイクアンプ２４
は、センサマイク３４Ｒ，３４Ｌの各々において収音し
た音に対応する微弱な信号Ｓ７を増幅した増幅信号Ｓ８
を信号入出力手段としての電話９０へ出力すると共に、
信号生成手段としてのエレクトリックコントロールユニ
ット（以下、ＥＣＵという）２８へ出力する。また、図
示しない緊急車両に配設されたサイレン装置１２にはサ
イレンアンプ１４が接続されており、サイレン駆動回路
１６から出力されるサイレン信号Ｓ１がサイレンアンプ
１４に入力される。このサイレン信号Ｓ１は、ＥＣＵ２
８に入力される。

【００１２】電話９０は、周知のように送受話機である
ハンドセット９０Ａと本体装置９０Ｂとから構成され、
図示を省略した通信回線に接続されている。この図示し
ない通信回線には、加入者系の電話回線、ＩＳＤＮ回線
や無線電話等の回線、及びネットワーク回線がある。ま
た、本実施例の電話９０には上記の増幅信号Ｓ８が入力
可能になっている。この電話９０はミキサー３０にも接
続され、電話９０の出力信号が、すなわち、図示を省略
した通信回線を介した他の電話等からの会話の音声信号
が通信信号Ｔ１としてミキサー３０へ出力される。ＥＣ
Ｕ２８は、センサマイク３４Ｒ，３４Ｌの各々で収音し
た音に対応する収音信号及び入力されたサイレン信号か
らアクティブヘッドフォン２０を装着した乗員が煩わし
さを感じる騒音を除去するための騒音除去信号Ｓ３を生
成し出力する。ミキサー３０は、通信信号Ｔ１及び騒音
除去信号Ｓ３を合成し、合成した合成信号Ｓ４をフォン
アンプ３２へ出力する。

【００１３】フォンアンプ３２は、入力された合成信号
Ｓ４に基づいて、各々のフォン２２Ｒ、２２Ｌをドライ
ブするための駆動信号Ｓ５を生成すると共に、この駆動
信号Ｓ５を各フォン２２Ｒ、２２Ｌへ出力する。

【００１４】上記のフォン２２Ｒ、２２Ｌ、フォンアン
プ３２及び合成手段としてのミキサー３０により放音手
段を構成している。

【００１５】図２に示すように、ＥＣＵ２８は、適応フ
ィルタ４０、適応アルゴリズム４２、サイレン音伝達回
路４４、及びアクチュエータ・センサ間伝達回路４６か
ら構成されている。なお、図２では説明を簡単にするた
め、乗員の右側の耳用であるフォン２２Ｒのみを用いて
アクティブヘッドフォン２０を説明する。

【００１６】サイレン信号Ｓ１は、ＥＣＵ２８のサイレ
ン音伝達回路４４を介して適応フィルタ４０に入力され
る。このサイレン音伝達回路４４は、サイレン駆動回路
１６から出力されるサイレン信号Ｓ１により放音される
サイレンがセンサマイク３４Ｒに到達するまでの時間及
び信号の増減等に等価な伝達特性を有する回路である。
すなわち、サイレン信号Ｓ１は、サイレンアンプ１４を
介してサイレン装置１２に入力され、放音される。この
サイレンは、図示しない緊急車両のキャビン内を伝搬し
て車両内の乗員の耳道付近の位置のセンサマイク３４Ｒ
に到達する。この図示しない緊急車両のキャビン内の伝
搬は、キャビン伝達回路４８で近似可能であり、これら
サイレンアンプ１４、サイレン装置１２及びキャビン伝
達回路４８の構成によるサイレン音の伝達特性を求める
ことができる。これにより、サイレン音伝達回路４４と
してサイレン装置１２から放音されるサイレンが図示し
ない緊急車両のキャビン内を伝搬してセンサマイク３４
Ｒに到達するまでの伝達特性を求めることができる。こ
のサイレン音伝達回路４４から出力される信号Ｓ２は、
車両内の乗員の耳道付近におけるサイレン音の特性に近
似されることになる。

【００１７】この信号Ｓ２は、アクチュエータ・センサ
間伝達回路４６を介して適応アルゴリズム４２に入力さ
れる構成である。フォン２２Ｒとセンサマイク３４Ｒと
は空間を有するので、フォン２２Ｒで放音された音がセ
ンサマイク３４Ｒに到達するまでには時間及び信号の増
減等の伝達特性を有することになる。このため、アクチ
ュエータ・センサ間伝達回路４６は、この伝達特性に等
価な回路になっている。従って、アクチュエータ・セン
サ間伝達回路４６から出力される信号Ｓ２ａは、センサ
マイク３４Ｒにおいて収音されるサイレン音の特性に近
似されることになる。

【００１８】この適応アルゴリズム４２では、入力され
る信号Ｓ２ａ及びマイクアンプ２４を介して出力された
センサマイク３４Ｒの増幅信号Ｓ８に基づいて、センサ
マイク３４Ｒの位置で、図示しない緊急車両のキャビン
内を伝搬してセンサマイク３４Ｒに到達するサイレンの
位相と逆位相となる騒音除去信号Ｓ３を適応フィルタ４
０から出力するための補正信号Ｈ１を出力する。

【００１９】適応フィルタ４０は、センサマイク３４Ｒ
の位置でサイレンの位相と逆位相となる騒音除去信号Ｓ
３をミキサー３０へ出力する。このミキサー３０では電
話９０から入力される通信信号Ｔ１と騒音除去信号Ｓ３
とを合成した合成信号Ｓ４を出力する。この合成信号Ｓ
４はフォンアンプ３２を介してフォン２２Ｒへ入力され
る。

【００２０】従って、合成信号Ｓ４は、図示しない通信
回線からの音声信号である通信信号Ｔ１と、サイレンを
除去すべく生成された逆位相の騒音除去信号Ｓ３とが重
畳されている。このため、フォン２２Ｒの近傍に位置す
る乗員の耳道付近の空間では、合成信号Ｓ４によってフ
ォン２２Ｒから放音される音とサイレン装置１２で放音
されたサイレンとが重なり合って、このサイレンは逆位
相の信号と干渉して除去される。また、フォン２２Ｒの
近傍に位置する乗員の耳道付近の空間では、図示しない
通信回線からの音声信号に対応する音も伝搬される。

【００２１】このフォン２２Ｒにおいて放音される音、
乗員の発する音声及び周囲の音がセンサマイク３４Ｒに
おいて収音される。このとき、フォン２２Ｒとセンサマ
イク３４Ｒとの間には空間があるため、フォン２２Ｒか
ら放音される音は上記伝達特性を有するアクチュエータ
・センサ間伝達回路４６を介して伝達されることに等価
である。

【００２２】このセンサマイク３４Ｒの周辺の空間で
は、上記のように、サイレンが除去されている。従っ
て、センサマイク３４Ｒから出力される信号Ｓ７は、乗
員の発する音声及びサイレンが除去された周囲の音に対
応する信号になる。このセンサマイク３４Ｒはマイクア
ンプ２４を介して電話機９０に接続されているので、ハ
ンドセット９０Ａを使用することなく、電話機９０から
図示しない通信回線に乗員の発する音声等を出力するこ
とができ、この出力される信号はサイレンが除去された
音に対応する信号になる。これによって、通信回線を介
して他方で信号を授かる装置（電話機等）では、サイレ
ンが抑制された明瞭な乗員の発する音声を聴取すること
ができる。

【００２３】図３及び図４に示したように、本実施例の
アクティブヘッドフォン２０は、乗員が発する音声をセ
ンサマイクで容易に収音可能なようにするため、密閉型
ではなく、外部と通気可能な空間部５４を有して構成し
ている。すなわち、アクティブヘッドフォン２０の乗員
の左側の耳用として装着されるフォン２２Ｌは、右側の
耳用として装着されるフォン２２Ｒとアーム部６０によ
って連結されている。このアーム部６０の端部には、フ
ォン２２Ｌのスピーカー部５６が位置している。このス
ピーカー部５６の乗員の耳道付近には、センサマイク３
４Ｌが配設されている。また、スピーカー部５６の放音
側の外周に沿う４つの領域は所定長さの突出された支柱
部５８とされている。この支柱部５８の先端部分には、
乗員の頭部に接触するリング状の耳パッド５２が取付け
られている。従って、このフォン２２Ｌが乗員の耳道付
近に装着されると、支柱部５８の長さによる間隔で耳パ
ッド５２とスピーカ部５６とが離間されることになる。
このため、フォン２２Ｌの装着時には外部と通気可能な
空間部５４を有することとなる。上記の空間部５４に
は、スポンジ等の通気性の高い多孔性材質を配設しても
よい。

【００２４】なお、図示は省略したが、右側のフォン２
２Ｒも同様の構成である。また、アクティブヘッドフォ
ン２０の構成として、実験的に得た最適な形状として、
可能な限り空間部５４を大きくする構成が好適であり、
本実施例では図５及び図６に示した４か所に支柱５８を
有するアクティブヘッドフォン２０を用いている。

【００２５】このように、本実施例では、サイレン等の
騒音を除去するための騒音除去信号に対応する音をフォ
ンから放音すると共に、センサマイクからの出力を電話
機へ入力しているため、センサマイクで収音された乗員
の会話は、センサマイク近傍にあるフォンからの騒音除
去信号によって周囲の騒音が除去された音として検出さ
れる。このため、乗員の会話を送信先に直接センサマイ
クを用いて送信できるので、新たに会話用のマイクを配
設することなく、構成が容易な装置にすることができ
る。

【００２６】また、電話機に接続された通信回線を介し
て供給された通信信号である受信時の音声は、フォンか
ら同時に出力される騒音除去信号によって周囲の騒音と
混ざり合うことがないので、明瞭に聞き取ることができ
る。

【００２７】また、フォンからの放音により、騒音とな
るサイレン等が減衰されるので、乗員はサイレン等によ
る煩わしさを感じることがなくアクティブヘッドフォン
の装着を継続することができる。

【００２８】上記実施例の能動型騒音除去装置では、セ
ンサマイクとフォンとの間隔が短くなっているので、フ
ォンで放音された音によってハウリングを生じることが
ある。この場合、図５に示すように、電話機９０に対し
て入出力する信号について、イコライザー９２を介して
ハウリングが生じないように補正することが好ましい。
また、このイコライザー９２は、入力信号及び出力信号
の何れか一方に配設するようにすればよい。

【００２９】上記ハウリング防止のための他の方法とし
て、左用マイク（または右用マイク）を送信専用マイク
とし、かつ右用スピーカ（または左用スピーカ）を受信
専用スピーカにしてもよい。

【００３０】なお、周囲の環境音として収音したセンサ
マイクの出力を所定の周波数や周波数域の信号を通過さ
せるフィルタを介してミキサー３０に入力しかつ合成す
るようにして、フォンの装着によって減衰されることが
予想される環境音を補うようにしてもよい。

【００３１】次に、第２実施例として密閉型のフォンを
有するアクティブヘッドフォンに本発明を適用した場合
を説明する。なお、本実施例は、上記の実施例と略同様
の構成のため、同一部分には同一符号を付して詳細な説
明を省略する。なお、第２実施例では、ミキサーを用い
て各々の信号を合成することなく、別個の構成である
が、構成を簡単に実現するため、車両に予め配設された
外部スピーカーを用いて騒音除去のための放音を行うよ
うにすることが好ましい。

【００３２】図６に示したように、第２実施例のアクテ
ィブヘッドフォン２１は、密閉型のフォン２３Ｒ，２３
Ｌを有している。各フォン２３Ｒ，２３Ｌは、密閉型で
あるため、センサマイク３４Ｌ，３４Ｒの各々は、スピ
ーカー部５６（図３参照）に相当する各フォン２３Ｒ，
２３Ｌの外部に配設されている。各センサマイク３４
Ｌ，３４Ｒは、ＥＣＵ２８の適応アルゴリズム４２に接
続されると共に、上記と同様に電話機９０に接続されて
いる。この電話機９０は、フォン２３Ｒ，２３Ｌの各々
に接続されている。

【００３３】また、第２実施例では、乗員が煩わしさを
感じる騒音を除去するための外部スピーカー３６Ｒ，３
６Ｌが図示しない緊急車両に配設されている。この外部
スピーカー３６Ｒ，３６Ｌは、図示しない緊急車両に予
め配設されているスピーカーを用いてもよい。従って、
本実施例では、フォン２３Ｒ，２３Ｌ、外部スピーカー
３６Ｒ，３６Ｌにより放音手段を構成している。

【００３４】ＥＣＵ２８では、上記で説明したように、
サイレン信号Ｓ１がサイレン音伝達回路４４において車
両内の乗員の耳道付近におけるサイレン音の特性に近似
された信号Ｓ２として適応フィルタ４０に入力される。
また、信号Ｓ２は、アクチュエータ・センサ間伝達回路
４６においてセンサマイク３４Ｒにおいて収音されるサ
イレン音の特性に近似された信号Ｓ２ａとして適応アル
ゴリズム４２に入力される。

【００３５】適応アルゴリズム４２では、入力される信
号Ｓ２ａ及びセンサマイクの出力信号に基づいて、サイ
レンの位相と逆位相となる騒音除去信号Ｓ３を適応フィ
ルタ４０から出力するための補正信号Ｈ１を出力する。
適応フィルタ４０は、センサマイク３４Ｒ，３４Ｌの位
置でサイレンの位相と逆位相となる騒音除去信号Ｓ３を
外部スピーカー３６Ｒ，３６Ｌへ出力する。

【００３６】従って、第２実施例のセンサマイク３４
Ｒ，３４Ｌでは、図示しない緊急車両のキャビン内を伝
搬してセンサマイクに到達するサイレン及び外部スピー
カー３６Ｒ，３６Ｌから放音されるサイレンの位相と逆
位相となる騒音除去信号Ｓ３に対応する音が収音される
ことになる。従って、センサマイク３４Ｒ，３４Ｌから
出力される収音信号は、乗員が発する音声を含んで収音
された信号のうち干渉によってサイレンのみが減衰され
た信号になる。

【００３７】なお、上記実施例では、電話機に単一のア
クティブヘッドフォンが接続される場合を説明したが、
本発明は此れに限定されるものではなく、複数のアクテ
ィブヘッドフォンが接続された内線等のネットワークに
電話機を接続するようにしてもよい。

【００３８】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、通
信するための送話器等と騒音等を除去する騒音除去信号
を生成するための入力装置等とを収音手段が兼ねている
ので、収音手段で収音された人物の会話等の音は、騒音
除去信号に応じて周囲の騒音が除去された音として収音
され、乗員の会話等の明瞭な音を収音手段のみによって
出力することができ、簡単な構成で能動型騒音除去装置
を提供することができる、という効果がある。

【００３９】また、放音手段から放音される騒音除去信
号に対応する音によって人物の耳道入口付近では騒音が
除去されているので、信号入出力手段による通信信号に
対応する音は、周囲の騒音と混ざり合うことがなく、明
瞭に聞き取ることができる、という効果がある。また、
人物の耳道入口付近では騒音が除去されるが、騒音除去
信号には人物が発する音声を除去するような逆位相等の
信号を含まないので、人物が発する音声を減衰させるこ
とがなく、明瞭な人物の会話等の音を収音手段で収音す
ることができる、という効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる第１実施例の能動型騒音除去装
置の概略構成を示すブロック図である。

【図２】能動型騒音除去装置のＥＣＵの概略構成を含む
信号の流れを示すブロック図である。

【図３】第１実施例の能動型騒音除去装置におけるアク
ティブヘッドフォンが備えるフォンの概略構成を示す外
観斜視図である。

【図４】図３のＩ−Ｉ方向の矢視図である。

【図５】電話機によるハウリング防止可能な能動型騒音
除去装置の概略構成を示すブロック図である。

【図６】第２実施例の能動型騒音除去装置の概略構成を
示すブロック図である。

【符号の説明】

１０ 能動型騒音除去装置 ２８ ＥＣＵ（信号生成手段） ３４Ｒ，３４Ｌ センサマイク（収音手段） ９０ 電話機（信号入出力手段） Ｓ１ サイレン信号（参照信号）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 人物の耳道入口付近に配設され、該人物
   の周囲の音及び該人物が発する音声を収音すると共に該
   収音した音に対応する収音信号を出力する収音手段と、 予め定めた音に対応する参照信号及び前記収音信号に基
   づいて騒音を除去するための騒音除去信号を生成し出力
   する信号生成手段と、 前記収音信号を通信回線に出力すると共に、該通信回線
   から入力された通信信号を出力する信号入出力手段と、 前記騒音除去信号に対応する音と前記通信信号に対応す
   る音とが前記耳道入口付近で合成されるように音を放音
   する放音手段と、 を備えた能動型騒音除去装置。