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アクティブ消音装置 新技術説明会 実績あり 外国出願あり

国内特許コード P09A015352
掲載日 2010年3月19日
出願番号 特願2008-179397
公開番号 特開2010-020010
登録番号 特許第5266917号
出願日 平成20年7月9日(2008.7.9)
公開日 平成22年1月28日(2010.1.28)
登録日 平成25年5月17日(2013.5.17)
発明者
  • 佐藤 寧
  • 龍 敦子
出願人
  • 国立大学法人九州工業大学
発明の名称 アクティブ消音装置 新技術説明会 実績あり 外国出願あり
発明の概要

【課題】応答特性を改善したアクティブ消音装置の提供
【解決手段】スピーカ部の構成は、音を発生する振動板110,振動板を駆動するためのボイスコイル120,振動板の動きを検出する距離センサ130で構成されている。LED132から発生し、それが振動板110により反射した反射光をフォトトランジスタ134により検出して、振動板との距離を測定して、振動板110の動きを検出している。
回路において、マイク140で検出した騒音を逆位相生成部150により、騒音とは逆位相の信号を発生する。逆位相生成部150からの逆位相の信号と、距離センサ130からのスピーカとの距離信号との差が差分増幅器170で演算されて、PID制御部160に入力される。この差分(偏差e)は、スピーカの動きの遅れを示している。PID制御部160により、その差分を打ち消す方向でフィードバック制御が行われる。
【選択図】図4

従来技術、競合技術の概要


騒音を、それに対して逆位相の音を発生することにより、アクティブに消音する消音装置は、以前から使用されていた。
図1-1は、アクティブ消音装置による消音の概略を説明する図である。図1-1に示すように、アクティブ消音装置は、騒音源10からの騒音を人50がいる地点で打ち消すように、騒音源からの音をマイク20で拾い、その騒音信号に対して、アンプ30により逆位相で増幅し、スピーカ40により逆位相で音を発生する。
図1-2は、そのアクティブに消音するための具体的構成例を示すものである。騒音は、マイクA20で電気的信号に変換されて、スピーカ40で再生したときに消音するのに適切な発生音となるように適応フィルタ32により処理され、アンプ30で増幅されて、スピーカ40から出力される。出力された音で騒音を相殺し、適切に消音されたかどうかをモニタマイクB34で検出する。モニタマイクB34で電気信号に変えられた信号は、適応フィルタ32にフィードバックされ、適切な音をスピーカ40から発生するように適応フィルタ32の係数を変化させる。
これらの構成は、入力された電気信号をデジタルに変換して、DSP(Digital Signal Processor:デジタル信号処理プロセッサ)等を用いてデジタル信号処理されることで実現されていることが多い。アクティブ消音装置については、例えば特許文献1等を参照されたい。



さて、消音装置におけるスピーカの利用において問題となっていることの1つは、図2のグラフに示すような、スピーカによる応答遅れである。図2(a)はスピーカへの入力信号のグラフであり、図2(b)はスピーカの動きのグラフである。
図2のグラフにおいて、(a)に示したステップ信号の入力信号を、通常のボイスコイルによるダイナミック型スピーカに印加した場合、スピーカは、概略(b)に示すように、立ち上がりで遅れて動作する。このような動作の遅れがある場合、消音対象のエリアとスピーカとの距離が近い場合、消音開始時点では十分に消音ができない。



また、騒音の音源が、例えば、マンションの上階の床から響いているような、平面から発生されている場合、これを相殺するためには、平面波を発生できる、振動板が平面である平面スピーカを用いるとよい。これを図3により説明する。図3において、騒音は平面12から発生している。平面12から発生しているために、平面波として空気中を伝播している。これに対して、平面スピーカ50から、騒音と逆位相の平面波を発生させると、騒音の平面波の山(+)と谷(-)と、発生された音の平面波の谷(-)と山(+)とが一致し、完全に相殺され、騒音が消音される。
平面スピーカを利用して、大きな平面から発生する騒音を相殺する場合には、複数のボイスコイルを用いて、平面である振動板を駆動する必要がある。しかしながら、使用する複数のボイスコイルの特性にはばらつきがあり、平面の振動板を一律に駆動できないという問題もあった。
なお、アクティブに消音するときに、平面スピーカを利用したものとして、例えば、特許文献2等がある。




【特許文献1】特開平5-61480号公報

【特許文献2】特開2007-321332号公報

産業上の利用分野


本願発明は、騒音に対して逆位相の音を発生することにより、騒音を消音するアクティブ消音装置に関し、特に応答特性を改善した消音装置に関するものである。

特許請求の範囲 【請求項1】
騒音を入力するマイクと、
騒音を消音する音を発生するスピーカと、
前記マイクからの騒音信号から、騒音信号と逆位相の信号を生成する逆位相信号生成部と、
前記スピーカの振動板の動きを表す信号を発生する距離センサと、
前記逆位相信号生成部からの逆位相信号に対して、該距離センサからの信号によりフィードバック制御して、前記スピーカを駆動するフィードバック制御部と
を備えることを特徴とするアクティブ消音装置。

【請求項2】
騒音を入力する少なくとも1つのマイクと、
n個(n:2以上の自然数)のボイスコイルで駆動されている、平面の振動板を有する平面スピーカと、
前記マイクからの騒音信号から、騒音信号と逆位相の信号を生成する逆位相信号生成部と、
各ボイスコイルの近傍に設けられているn個の距離センサと、
前記逆位相信号生成部からの逆位相信号に対して、該n個の距離センサからのそれぞれの信号によりフィードバック制御して、各距離センサの近傍にあるそれぞれのボイスコイルを駆動するn組のフィードバック制御部と
を備えることを特徴とするアクティブ消音装置。

【請求項3】
請求項1又は2に記載のアクティブ消音装置において、
前記フィードバック制御部は、前記距離センサからの信号と前記逆位相信号生成部からの逆位相信号との差信号により、PID制御を行っている
ことを特徴とするアクティブ消音装置。
産業区分
  • 電子応用機器
  • 建造物
  • その他公害防止
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2008179397thum.jpg
出願権利状態 権利存続中
詳細は、下記「問合せ先」まで直接お問い合わせください。


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