JPH10171465A - 能動消音装置 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 騒音を打ち消すような信号を生成し、安定な
フィルタ特性を有する信号処理部を持った能動消音装置
を提供することを目的とする。 【解決手段】 信号処理手段１４の擬似空間伝達処理手
段１６は騒音源１１から消音点１８までの空間の周波数
応答Ｇ０を模擬し、擬似逆フィルタ信号処理手段１７は
騒音入力手段１３のＫ、２次音源スピーカ１５のＳｐお
よび２次音源スピーカ１５から消音点１８までのＧ１の
合成周波数応答（Ｋ×Ｓｐ×Ｇ１）の特性を打ち消す逆
フィルタ特性１／（Ｋ×Ｓｐ×Ｇ１）を模擬する。擬似
空間伝達信号処理手段１６および擬似逆フィルタ信号処
理手段１７はゲイン特性を元の空間伝達特性および逆フ
ィルタ特性と同じとする。また、擬似逆フィルタ信号処
理手段１７は振幅特性に対して位相遅れを持つように構
成し、擬似空間伝達信号処理手段１６は擬似逆フィルタ
信号処理手段１７の位相遅れ分位相を進めるように構成
する。
フィルタ特性を有する信号処理部を持った能動消音装置
を提供することを目的とする。 【解決手段】 信号処理手段１４の擬似空間伝達処理手
段１６は騒音源１１から消音点１８までの空間の周波数
応答Ｇ０を模擬し、擬似逆フィルタ信号処理手段１７は
騒音入力手段１３のＫ、２次音源スピーカ１５のＳｐお
よび２次音源スピーカ１５から消音点１８までのＧ１の
合成周波数応答（Ｋ×Ｓｐ×Ｇ１）の特性を打ち消す逆
フィルタ特性１／（Ｋ×Ｓｐ×Ｇ１）を模擬する。擬似
空間伝達信号処理手段１６および擬似逆フィルタ信号処
理手段１７はゲイン特性を元の空間伝達特性および逆フ
ィルタ特性と同じとする。また、擬似逆フィルタ信号処
理手段１７は振幅特性に対して位相遅れを持つように構
成し、擬似空間伝達信号処理手段１６は擬似逆フィルタ
信号処理手段１７の位相遅れ分位相を進めるように構成
する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は能動消音装置に関
し、特に騒音源の騒音波形と同振幅かつ逆位相の波形を
持つ音を発生させ、両者を干渉させて騒音を打ち消す技
術を利用した能動消音装置に関する。
し、特に騒音源の騒音波形と同振幅かつ逆位相の波形を
持つ音を発生させ、両者を干渉させて騒音を打ち消す技
術を利用した能動消音装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】騒音と同振幅・逆位相の２次音を生成
し、騒音と２次音とを干渉させて両者を打ち消し合う技
術としては、例えば特開平４−２２１９６５号公報、特
開平４−２２１９６７号公報に掲載されている事例があ
る。
し、騒音と２次音とを干渉させて両者を打ち消し合う技
術としては、例えば特開平４−２２１９６５号公報、特
開平４−２２１９６７号公報に掲載されている事例があ
る。
【０００３】図１５は従来の消音装置の基本構成の一例
を示す図である。この図１５において、騒音源１はその
周囲の空間がダクト２によって包囲されている。ただ
し、ダクト２の断面形状は騒音源１から放射される音波
を平面波とみなせる範囲でなければならない。騒音源１
の近傍には騒音源からの騒音を検知する入力マイク３が
設けられている。入力マイク３の出力は信号処理部４に
入力され、その出力は２次音源スピーカ５に接続されて
いる。なお、図中、Ｋは入力マイク３の周波数応答特性
を表し、Ｇ０は騒音源１から消音点６までの周波数応答
特性を表し、Ｇ１は２次音源スピーカ５から消音点６ま
での周波数応答特性を表し、Ｓｐは２次音源スピーカ５
の周波数応答特性を表し、Ｃは信号処理部４の周波数応
答特性を表している。
を示す図である。この図１５において、騒音源１はその
周囲の空間がダクト２によって包囲されている。ただ
し、ダクト２の断面形状は騒音源１から放射される音波
を平面波とみなせる範囲でなければならない。騒音源１
の近傍には騒音源からの騒音を検知する入力マイク３が
設けられている。入力マイク３の出力は信号処理部４に
入力され、その出力は２次音源スピーカ５に接続されて
いる。なお、図中、Ｋは入力マイク３の周波数応答特性
を表し、Ｇ０は騒音源１から消音点６までの周波数応答
特性を表し、Ｇ１は２次音源スピーカ５から消音点６ま
での周波数応答特性を表し、Ｓｐは２次音源スピーカ５
の周波数応答特性を表し、Ｃは信号処理部４の周波数応
答特性を表している。
【０００４】騒音源１から放射された騒音はダクト２の
中を通って消音点６に到達する。一方、入力マイク３に
よって検知された信号は信号処理部４に入力され、ここ
で後述するような信号処理がなされ、２次音源スピーカ
５から制御された２次音として出力され、消音点６に到
達する。消音点６では、騒音源１の騒音波形と２次音源
スピーカ５からの２次音とが干渉され、音圧が０とな
る。ダクト２はダクト内部の音波をダクト長手方向に伝
搬する平面波と近似するために設けられており、消音点
６において音圧が０となるということは、消音点６を含
む断面とそれよりも下流の空間において音圧が０になっ
ていると考えられる。
中を通って消音点６に到達する。一方、入力マイク３に
よって検知された信号は信号処理部４に入力され、ここ
で後述するような信号処理がなされ、２次音源スピーカ
５から制御された２次音として出力され、消音点６に到
達する。消音点６では、騒音源１の騒音波形と２次音源
スピーカ５からの２次音とが干渉され、音圧が０とな
る。ダクト２はダクト内部の音波をダクト長手方向に伝
搬する平面波と近似するために設けられており、消音点
６において音圧が０となるということは、消音点６を含
む断面とそれよりも下流の空間において音圧が０になっ
ていると考えられる。
【０００５】ここで、信号処理部４における信号処理方
法について説明する。まず、騒音源１から消音点６まで
の、２次音源スピーカ５および信号処理部４を含めた周
波数応答特性は、
法について説明する。まず、騒音源１から消音点６まで
の、２次音源スピーカ５および信号処理部４を含めた周
波数応答特性は、
【０００６】
【数１】Ｇ０＋Ｋ×Ｃ×Ｓｐ×Ｇ１ ・・・（１） である。したがって、消音点６において、騒音源１の音
が消音されるためには
が消音されるためには
【０００７】
【数２】Ｇ０＋Ｋ×Ｃ×Ｓｐ×Ｇ１＝０ ・・・（２） であればよく、これから、
【０００８】
【数３】 Ｃ＝−Ｇ０×１／（Ｋ×Ｓｐ×Ｇ１） ・・・（３） が求められる。したがって、信号処理部４はこれらの各
周波数応答特性から構成すればよいとされている。信号
処理部４を構成する周波数応答特性は固定であることか
ら、以後、この方式を便宜上、固定パラメータ方式と呼
ぶ。
周波数応答特性から構成すればよいとされている。信号
処理部４を構成する周波数応答特性は固定であることか
ら、以後、この方式を便宜上、固定パラメータ方式と呼
ぶ。
【０００９】また、特開平４−３３２６７３号公報、特
開平６−８５８１号公報等には、適応アルゴリズムとい
う手法を用いて、２次音を合成する手法が述べられてい
る。その基本的なシステムの構成図を図１６に示す。
開平６−８５８１号公報等には、適応アルゴリズムとい
う手法を用いて、２次音を合成する手法が述べられてい
る。その基本的なシステムの構成図を図１６に示す。
【００１０】図１６は従来の消音装置の別の基本構成の
例を示す図である。この図１６において、騒音源１はダ
クト２によって包囲され、騒音源１の近傍には検知マイ
ク７が設けられ、ダクト２の下流には誤差検知マイク８
が設けられている。これら検知マイク７および誤差検知
マイク８の出力は信号処理部９に入力され、この信号処
理部９の出力は２次音源スピーカ５に接続されている。
信号処理部９は適応フィルタ９ａを備えている。
例を示す図である。この図１６において、騒音源１はダ
クト２によって包囲され、騒音源１の近傍には検知マイ
ク７が設けられ、ダクト２の下流には誤差検知マイク８
が設けられている。これら検知マイク７および誤差検知
マイク８の出力は信号処理部９に入力され、この信号処
理部９の出力は２次音源スピーカ５に接続されている。
信号処理部９は適応フィルタ９ａを備えている。
【００１１】適応フィルタ９ａは、検知マイク７で捉え
られた騒音信号ｘ（ｔ）と誤差検出マイク８によって捉
えられた誤差信号ｅ（ｔ）とを基に、次式に従って、適
応フィルタ９ａの係数を更新する。
られた騒音信号ｘ（ｔ）と誤差検出マイク８によって捉
えられた誤差信号ｅ（ｔ）とを基に、次式に従って、適
応フィルタ９ａの係数を更新する。
【００１２】
【数４】 ｈ（ｉ）new＝ｈ（ｉ）old＋ｋ×ｅ（ｔ）×ｘ（ｔ−１） ・・・（４） ただし、ｈ（ｉ）（ｉ＝０，・・・・，ｎ）は適応フィ
ルタ９ａの係数、ｎは適応フィルタ９ａの最高次数、ｘ
（ｔ−１）は一つ過去の騒音信号、ｋは定数である。係
数が更新された適応フィルタ９ａによって処理された信
号は、２次音源スピーカ５に送られ、音波として放射さ
れる。
ルタ９ａの係数、ｎは適応フィルタ９ａの最高次数、ｘ
（ｔ−１）は一つ過去の騒音信号、ｋは定数である。係
数が更新された適応フィルタ９ａによって処理された信
号は、２次音源スピーカ５に送られ、音波として放射さ
れる。
【００１３】このアルゴリズムはＦｉｌｔｅｒｅｄ−Ｘ
アルゴリズムと呼ばれ、この適応動作を繰り返すことに
より、誤差信号ｅ（ｔ）は０に近づき、消音が達成され
るとされている。
アルゴリズムと呼ばれ、この適応動作を繰り返すことに
より、誤差信号ｅ（ｔ）は０に近づき、消音が達成され
るとされている。
【００１４】この方式においては固定パラメータ方式の
式（３）のように各周波数応答を予め把握する必要がな
く、しかも環境の変化などにより周波数応答に変動が生
じても対応できるという利点がある。以後、この方式を
便宜上、適応パラメータ方式と呼ぶ。
式（３）のように各周波数応答を予め把握する必要がな
く、しかも環境の変化などにより周波数応答に変動が生
じても対応できるという利点がある。以後、この方式を
便宜上、適応パラメータ方式と呼ぶ。
【００１５】以上の適応パラメータ方式の他の事例とし
て、家庭用冷蔵庫のコンプレッサ騒音に適用した特開平
２−９７８７７号公報や、自動車の車室内の音場制御に
適用した特開昭５９−９６９９号公報、空調ダクトに適
用した特開昭５７−９７９８９号公報などがあり、いず
れの場合も図１６に示した構成とほぼ同じ構成が取られ
ている。
て、家庭用冷蔵庫のコンプレッサ騒音に適用した特開平
２−９７８７７号公報や、自動車の車室内の音場制御に
適用した特開昭５９−９６９９号公報、空調ダクトに適
用した特開昭５７−９７９８９号公報などがあり、いず
れの場合も図１６に示した構成とほぼ同じ構成が取られ
ている。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、特開平４−
２２１９６５号公報等に記載されている固定パラメータ
方式では、（Ｋ×Ｓｐ×Ｇ１）を打ち消すために、一般
に逆フィルタと呼ばれる式（３）の１／（Ｋ×Ｓｐ×Ｇ
１）の特性を実現しているが、そのための条件として、
元の特性（Ｋ×Ｓｐ×Ｇ１）がゲイン特性に対してまっ
たく位相の遅れがないような最小位相系でなくてはなら
ないという制限が付く。
２２１９６５号公報等に記載されている固定パラメータ
方式では、（Ｋ×Ｓｐ×Ｇ１）を打ち消すために、一般
に逆フィルタと呼ばれる式（３）の１／（Ｋ×Ｓｐ×Ｇ
１）の特性を実現しているが、そのための条件として、
元の特性（Ｋ×Ｓｐ×Ｇ１）がゲイン特性に対してまっ
たく位相の遅れがないような最小位相系でなくてはなら
ないという制限が付く。
【００１７】だが、一般的に多くの音響伝達系は、入力
点から出力点に音波が到達するまでに必ず時間遅れが存
在するので、最小位相系であるという条件は満たさな
い。したがって、測定された各周波数応答から、式
（３）に従って、信号処理部を構成した場合、有限の入
力に対して出力が発散してしまうような不安定なフィル
タとなる。また、非最小位相を無理矢理最小位相で近似
した場合には、遅れ分を補償するために、現在入力に対
して遅れ分だけ進めた未来の情報をあらかじめ必要とす
るような非因果的な信号処理部になってしまい、実現が
困難であるという問題点がある。
点から出力点に音波が到達するまでに必ず時間遅れが存
在するので、最小位相系であるという条件は満たさな
い。したがって、測定された各周波数応答から、式
（３）に従って、信号処理部を構成した場合、有限の入
力に対して出力が発散してしまうような不安定なフィル
タとなる。また、非最小位相を無理矢理最小位相で近似
した場合には、遅れ分を補償するために、現在入力に対
して遅れ分だけ進めた未来の情報をあらかじめ必要とす
るような非因果的な信号処理部になってしまい、実現が
困難であるという問題点がある。
【００１８】しかし、先に述べた特開平４−２２１９６
５号公報、特開平４−２２１９６７号公報に記載の例で
は、式（３）を掲載してあるだけで、消音が可能とされ
ており、このような問題点については言及されていな
い。
５号公報、特開平４−２２１９６７号公報に記載の例で
は、式（３）を掲載してあるだけで、消音が可能とされ
ており、このような問題点については言及されていな
い。
【００１９】一方、特開平４−３３２６７３号公報、特
開平６−８５８１号公報等に記載される適応パラメータ
方式では、式（３）の特性に近いフィルタを適応演算を
使って近似し、安定性の保証されたＦＩＲ（Ｆｉｎｉｔ
ｅ Ｉｍｐｕｌｓｅ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）フィルタで構
成するため、適応フィルタ自体の安定性、因果性は保証
される。
開平６−８５８１号公報等に記載される適応パラメータ
方式では、式（３）の特性に近いフィルタを適応演算を
使って近似し、安定性の保証されたＦＩＲ（Ｆｉｎｉｔ
ｅ Ｉｍｐｕｌｓｅ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）フィルタで構
成するため、適応フィルタ自体の安定性、因果性は保証
される。
【００２０】しかし、ＦＩＲフィルタは安定性は保証さ
れる反面、計算に時間がかかる性質がある。しかも、騒
音源から発生した音が、逆波形の音を発生させる２次音
源スピーカに到達するまでの時間内に、騒音の検知、適
応演算、騒音と逆波形の音の演算、逆波形音の生成のす
べての処理を終えていなければならないという制約があ
る。そのため、計算時間を稼ぐ意味で、騒音源と２次音
源スピーカとの間の距離は、ある程度、離さなければな
らないので、消音装置の大型化は避けられず、小型化が
困難である。
れる反面、計算に時間がかかる性質がある。しかも、騒
音源から発生した音が、逆波形の音を発生させる２次音
源スピーカに到達するまでの時間内に、騒音の検知、適
応演算、騒音と逆波形の音の演算、逆波形音の生成のす
べての処理を終えていなければならないという制約があ
る。そのため、計算時間を稼ぐ意味で、騒音源と２次音
源スピーカとの間の距離は、ある程度、離さなければな
らないので、消音装置の大型化は避けられず、小型化が
困難である。
【００２１】また、特開平２−１０３３６６号公報や、
特開平３−２６３５７３号公報の中で述べられているよ
うに、適応制御系は、騒音を測定する検知マイクや、消
音効果を検知する誤差検知マイクなどに、たとえばオフ
ィス内で発生する電話の呼び出し音等、突発的な外乱が
入った場合には、時としてシステム全体が不安定な状態
に陥りやすいという特質を持っている。その場合には、
２次音源スピーカから消音すべき騒音源以上の音を放射
してしまう危険性がある。
特開平３−２６３５７３号公報の中で述べられているよ
うに、適応制御系は、騒音を測定する検知マイクや、消
音効果を検知する誤差検知マイクなどに、たとえばオフ
ィス内で発生する電話の呼び出し音等、突発的な外乱が
入った場合には、時としてシステム全体が不安定な状態
に陥りやすいという特質を持っている。その場合には、
２次音源スピーカから消音すべき騒音源以上の音を放射
してしまう危険性がある。
【００２２】また、適用制御における演算処理の高速性
を維持するためには、信号処理部に専用の高価なＤＳＰ
（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏ
ｒ）回路を導入する必要があり、消音装置の低コスト化
を阻む要因となっているという問題点があった。
を維持するためには、信号処理部に専用の高価なＤＳＰ
（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏ
ｒ）回路を導入する必要があり、消音装置の低コスト化
を阻む要因となっているという問題点があった。
【００２３】本発明はこのような点に鑑みてなされたも
のであり、騒音を打ち消すような信号を生成する信号処
理部を、安定なフィルタで構成した能動消音装置を提供
することを目的とする。
のであり、騒音を打ち消すような信号を生成する信号処
理部を、安定なフィルタで構成した能動消音装置を提供
することを目的とする。
【００２４】
【課題を解決するための手段】本発明では上記問題を解
決するために、騒音源から発生する騒音から騒音信号を
得る騒音入力手段と、前記騒音入力手段により得られた
騒音信号を前記騒音源から伝搬してくる騒音波形と同振
幅かつ逆位相の波形の信号に変換する信号処理手段と、
前記信号処理手段により変換された信号を音波として放
出する２次音源スピーカとを有し、あらかじめ設定され
た消音点にて、騒音源からの騒音と、前記２次音源スピ
ーカから放出される音波とを干渉させる能動消音装置に
おいて、前記信号処理手段は、前記騒音入力手段により
得られた騒音信号を、前記騒音源から前記消音点までの
音波の周波数応答特性と同じ振幅特性であり、かつその
周波数応答特性に対して所定量進めた位相特性を持つ信
号に変換する擬似空間伝達信号処理手段と、前記擬似空
間伝達信号処理手段により変換された信号を、前記騒音
入力手段、前記２次音源スピーカ、および前記２次音源
スピーカから前記消音点までの空間を経て、前記消音点
に至るまでの周波数応答特性と逆数の関係にある振幅特
性であり、かつその周波数応答特性に対して正負反転し
た位相から所定量遅らせた位相特性である信号に変換す
る擬似逆フィルタ信号処理手段とを具備することを特徴
とする能動消音装置が提供される。
決するために、騒音源から発生する騒音から騒音信号を
得る騒音入力手段と、前記騒音入力手段により得られた
騒音信号を前記騒音源から伝搬してくる騒音波形と同振
幅かつ逆位相の波形の信号に変換する信号処理手段と、
前記信号処理手段により変換された信号を音波として放
出する２次音源スピーカとを有し、あらかじめ設定され
た消音点にて、騒音源からの騒音と、前記２次音源スピ
ーカから放出される音波とを干渉させる能動消音装置に
おいて、前記信号処理手段は、前記騒音入力手段により
得られた騒音信号を、前記騒音源から前記消音点までの
音波の周波数応答特性と同じ振幅特性であり、かつその
周波数応答特性に対して所定量進めた位相特性を持つ信
号に変換する擬似空間伝達信号処理手段と、前記擬似空
間伝達信号処理手段により変換された信号を、前記騒音
入力手段、前記２次音源スピーカ、および前記２次音源
スピーカから前記消音点までの空間を経て、前記消音点
に至るまでの周波数応答特性と逆数の関係にある振幅特
性であり、かつその周波数応答特性に対して正負反転し
た位相から所定量遅らせた位相特性である信号に変換す
る擬似逆フィルタ信号処理手段とを具備することを特徴
とする能動消音装置が提供される。
【００２５】このような能動消音装置によれば、擬似空
間伝達信号処理手段はゲイン特性に関して元の空間伝達
特性を有し、擬似逆フィルタ信号処理手段もゲイン特性
において逆フィルタ特性を有している。しかし、位相特
性に関しては、擬似逆フィルタ信号処理手段において、
元の合成周波数応答の位相特性を正負反転させたものを
忠実にモデル化した場合、そのモデルは不安定なものに
なってしまうことから、擬似逆フィルタ信号処理手段の
位相特性を所定量遅らせる。これにより、フィルタの不
安定化を回避することができる。一方、擬似逆フィルタ
信号処理手段において遅らされた位相量は、擬似空間伝
達信号処理手段で進められる。これにより、擬似空間伝
達信号処理手段および擬似逆フィルタ信号処理手段を経
た段階で、フィルタ安定化のために操作した位相量は相
殺されることになる。そして、二つの信号処理手段を経
た信号に−１を乗じて、２次音源スピーカーから音波と
して放射すれば、消音点において、騒音源からの音波と
同振幅・逆位相の音波が得られる。
間伝達信号処理手段はゲイン特性に関して元の空間伝達
特性を有し、擬似逆フィルタ信号処理手段もゲイン特性
において逆フィルタ特性を有している。しかし、位相特
性に関しては、擬似逆フィルタ信号処理手段において、
元の合成周波数応答の位相特性を正負反転させたものを
忠実にモデル化した場合、そのモデルは不安定なものに
なってしまうことから、擬似逆フィルタ信号処理手段の
位相特性を所定量遅らせる。これにより、フィルタの不
安定化を回避することができる。一方、擬似逆フィルタ
信号処理手段において遅らされた位相量は、擬似空間伝
達信号処理手段で進められる。これにより、擬似空間伝
達信号処理手段および擬似逆フィルタ信号処理手段を経
た段階で、フィルタ安定化のために操作した位相量は相
殺されることになる。そして、二つの信号処理手段を経
た信号に−１を乗じて、２次音源スピーカーから音波と
して放射すれば、消音点において、騒音源からの音波と
同振幅・逆位相の音波が得られる。
【００２６】また、本発明は、擬似逆フィルタ信号処理
手段の位相特性を、前記信号処理手段のゲイン特性から
算出される最小位相特性と同じにして、フィルタの安定
化を図るようにしている。
手段の位相特性を、前記信号処理手段のゲイン特性から
算出される最小位相特性と同じにして、フィルタの安定
化を図るようにしている。
【００２７】このとき、消音点は騒音入力手段を基点と
すると前記２次音源スピーカの位置より遠方にあり、擬
似空間伝達信号処理手段内の位相特性を進める所定量
は、擬似逆フィルタ信号処理手段内の位相特性を遅らせ
た時間と同じ時間であり、擬似逆フィルタ信号処理手段
内の位相特性を遅らせる所定量は、騒音入力手段、２次
音源スピーカ、および２次音源スピーカから消音点まで
の空間を経て、消音点に至るまでの周波数応答特性の最
小位相と実際の位相との位相差に応じて定めるようにし
た。
すると前記２次音源スピーカの位置より遠方にあり、擬
似空間伝達信号処理手段内の位相特性を進める所定量
は、擬似逆フィルタ信号処理手段内の位相特性を遅らせ
た時間と同じ時間であり、擬似逆フィルタ信号処理手段
内の位相特性を遅らせる所定量は、騒音入力手段、２次
音源スピーカ、および２次音源スピーカから消音点まで
の空間を経て、消音点に至るまでの周波数応答特性の最
小位相と実際の位相との位相差に応じて定めるようにし
た。
【００２８】または、消音点は、騒音入力手段を基点と
すると２次音源スピーカの位置より遠方にあり、擬似空
間伝達信号処理手段内の位相特性を進める所定量は、騒
音源から消音点までの音波の周波数応答特性の最小位相
と実際の位相との位相差に応じて定め、擬似逆フィルタ
信号処理手段内の位相特性を遅らせる所定量は、騒音入
力手段、２次音源スピーカ、および２次音源スピーカか
ら消音点までの空間を経て、消音点に至るまでの周波数
応答特性の最小位相と実際の位相との位相差に応じて定
めるようにした。
すると２次音源スピーカの位置より遠方にあり、擬似空
間伝達信号処理手段内の位相特性を進める所定量は、騒
音源から消音点までの音波の周波数応答特性の最小位相
と実際の位相との位相差に応じて定め、擬似逆フィルタ
信号処理手段内の位相特性を遅らせる所定量は、騒音入
力手段、２次音源スピーカ、および２次音源スピーカか
ら消音点までの空間を経て、消音点に至るまでの周波数
応答特性の最小位相と実際の位相との位相差に応じて定
めるようにした。
【００２９】本発明は、さらに、騒音源から消音点まで
の周波数応答、騒音入力手段の周波数応答、２次音源ス
ピーカの周波数応答、その２次音源スピーカから消音点
までの周波数応答を測定する測定手段と、測定手段によ
り測定された結果に応じて、擬似空間伝達信号処理手段
および擬似逆フィルタ信号処理手段の周波数応答を所定
時間ごとに更新する再設定手段とを具備する。
の周波数応答、騒音入力手段の周波数応答、２次音源ス
ピーカの周波数応答、その２次音源スピーカから消音点
までの周波数応答を測定する測定手段と、測定手段によ
り測定された結果に応じて、擬似空間伝達信号処理手段
および擬似逆フィルタ信号処理手段の周波数応答を所定
時間ごとに更新する再設定手段とを具備する。
【００３０】このように、擬似空間伝達信号処理手段お
よび擬似逆フィルタ信号処理手段を構成するための元に
なる各部の周波数応答を、所定時間ごとに再測定し、そ
の結果から擬似空間伝達信号処理手段および擬似逆フィ
ルタ信号処理手段を再構成することで、能動消音装置周
囲の環境変動に対応させるようにしている。
よび擬似逆フィルタ信号処理手段を構成するための元に
なる各部の周波数応答を、所定時間ごとに再測定し、そ
の結果から擬似空間伝達信号処理手段および擬似逆フィ
ルタ信号処理手段を再構成することで、能動消音装置周
囲の環境変動に対応させるようにしている。
【００３１】また、本発明は、さらに、消音点における
騒音源からの騒音と２次音源スピーカからの音波の合成
音とを検知する消音検知手段と、消音検知手段により検
知された合成音とあらかじめ設定された許容値とを比較
する消音効果監視手段と、消音効果監視手段により比較
された合成音が許容値を越えた場合に、騒音源から消音
点までの周波数応答、騒音検知手段の周波数応答、２次
音源スピーカの周波数応答、そして２次音源スピーカか
ら消音点までの周波数応答を測定する測定手段と、測定
手段により測定された結果に応じて、擬似空間伝達信号
処理手段および擬似逆フィルタ信号処理手段の周波数応
答特性を変更する変更手段とを具備するようにした。
騒音源からの騒音と２次音源スピーカからの音波の合成
音とを検知する消音検知手段と、消音検知手段により検
知された合成音とあらかじめ設定された許容値とを比較
する消音効果監視手段と、消音効果監視手段により比較
された合成音が許容値を越えた場合に、騒音源から消音
点までの周波数応答、騒音検知手段の周波数応答、２次
音源スピーカの周波数応答、そして２次音源スピーカか
ら消音点までの周波数応答を測定する測定手段と、測定
手段により測定された結果に応じて、擬似空間伝達信号
処理手段および擬似逆フィルタ信号処理手段の周波数応
答特性を変更する変更手段とを具備するようにした。
【００３２】これにより、消音検知手段により消音点に
て検知した信号があらかじめ設定された許容値を超えた
場合に、どこかの周波数応答特性が経時変化などにより
無視できないほどに変化したと判断し、測定手段が擬似
空間伝達信号処理手段および擬似逆フィルタ信号処理手
段を構成するための元になる各部の周波数応答を再測定
し、その結果から擬似空間伝達信号処理手段および擬似
逆フィルタ信号処理手段を再構成することで、能動消音
装置周囲の環境変動に対応させるようにしている。
て検知した信号があらかじめ設定された許容値を超えた
場合に、どこかの周波数応答特性が経時変化などにより
無視できないほどに変化したと判断し、測定手段が擬似
空間伝達信号処理手段および擬似逆フィルタ信号処理手
段を構成するための元になる各部の周波数応答を再測定
し、その結果から擬似空間伝達信号処理手段および擬似
逆フィルタ信号処理手段を再構成することで、能動消音
装置周囲の環境変動に対応させるようにしている。
【００３３】また、本発明によれば、騒音源から発生す
る騒音から騒音信号を得る騒音入力手段と、前記騒音入
力手段により得られた騒音信号を、前記騒音源から伝搬
してくる騒音波形と同振幅かつ逆位相になるように変換
し、入出力伝達特性が消音制御中は時間に対して固定で
ある信号処理手段と、前記信号処理手段の出力信号を音
波として放射する２次音源スピーカとを具備し、あらか
じめ設定された消音点において、騒音源からの騒音と２
次音源スピーカからの音波とを干渉させることを特徴と
する能動消音装置が提供される。
る騒音から騒音信号を得る騒音入力手段と、前記騒音入
力手段により得られた騒音信号を、前記騒音源から伝搬
してくる騒音波形と同振幅かつ逆位相になるように変換
し、入出力伝達特性が消音制御中は時間に対して固定で
ある信号処理手段と、前記信号処理手段の出力信号を音
波として放射する２次音源スピーカとを具備し、あらか
じめ設定された消音点において、騒音源からの騒音と２
次音源スピーカからの音波とを干渉させることを特徴と
する能動消音装置が提供される。
【００３４】このような能動消音装置によれば、検知さ
れた騒音信号から騒音波形と同振幅・逆波形の２次音を
合成する信号処理手段の周波数応答の特性を予め推定し
ておくか、設計しておくようにした。これにより、消音
制御中は時間のかかる適応演算を行わないので、計算時
間が大幅に短縮される。
れた騒音信号から騒音波形と同振幅・逆波形の２次音を
合成する信号処理手段の周波数応答の特性を予め推定し
ておくか、設計しておくようにした。これにより、消音
制御中は時間のかかる適応演算を行わないので、計算時
間が大幅に短縮される。
【００３５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。図１は本発明の原理的な構成を示
す図である。本発明の能動消音装置は、騒音源１１を包
囲するダクト１２の中で騒音源１１の近傍に設けられて
騒音源１１からの騒音を検知する騒音入力手段１３と、
この騒音入力手段１３の出力を受けて騒音源１１からダ
クト１２を伝搬してくる騒音波形と同振幅かつ逆位相の
波形の信号に変換する信号処理手段１４と、この信号処
理手段１４の出力に接続されてダクト１２内に２次音を
放出する２次音源スピーカ１５とから構成されている。
信号処理手段１４は擬似空間伝達信号処理手段１６およ
び擬似逆フィルタ信号処理手段１７とから構成されてい
る。
を参照して説明する。図１は本発明の原理的な構成を示
す図である。本発明の能動消音装置は、騒音源１１を包
囲するダクト１２の中で騒音源１１の近傍に設けられて
騒音源１１からの騒音を検知する騒音入力手段１３と、
この騒音入力手段１３の出力を受けて騒音源１１からダ
クト１２を伝搬してくる騒音波形と同振幅かつ逆位相の
波形の信号に変換する信号処理手段１４と、この信号処
理手段１４の出力に接続されてダクト１２内に２次音を
放出する２次音源スピーカ１５とから構成されている。
信号処理手段１４は擬似空間伝達信号処理手段１６およ
び擬似逆フィルタ信号処理手段１７とから構成されてい
る。
【００３６】ここで、騒音波形から騒音波形と同振幅・
逆波形の２次音を合成する信号処理手段１４において、
擬似空間伝達処理手段１６は、騒音源１１から予め設定
された消音点１８まで騒音がダクト１２内を伝搬する周
波数応答Ｇ０を模擬し、擬似逆フィルタ信号処理手段１
７は、騒音入力手段１３の周波数応答Ｋ、２次音源スピ
ーカ１５の周波数応答Ｓｐおよび２次音源スピーカ１５
から消音点１８までの周波数応答Ｇ１の合成周波数応答
（Ｋ×Ｓｐ×Ｇ１）の特性を打ち消す逆フィルタ特性１
／（Ｋ×Ｓｐ×Ｇ１）を模擬している。
逆波形の２次音を合成する信号処理手段１４において、
擬似空間伝達処理手段１６は、騒音源１１から予め設定
された消音点１８まで騒音がダクト１２内を伝搬する周
波数応答Ｇ０を模擬し、擬似逆フィルタ信号処理手段１
７は、騒音入力手段１３の周波数応答Ｋ、２次音源スピ
ーカ１５の周波数応答Ｓｐおよび２次音源スピーカ１５
から消音点１８までの周波数応答Ｇ１の合成周波数応答
（Ｋ×Ｓｐ×Ｇ１）の特性を打ち消す逆フィルタ特性１
／（Ｋ×Ｓｐ×Ｇ１）を模擬している。
【００３７】ただし、擬似空間伝達信号処理手段１６お
よび擬似逆フィルタ信号処理手段１７はゲイン特性にお
いて、元の空間伝達特性および逆フィルタ特性と同じで
あるが、位相特性においては、それぞれ調整している。
すなわち、擬似逆フィルタ信号処理手段１７は、元の合
成周波数応答の位相特性を正負反転させたものを忠実に
モデル化した場合、そのモデルは不安定なものになって
しまうことから、安定性を得るため、位相情報を操作し
て振幅特性に対して最小位相特性を持つように構成す
る。このようにして構成された擬似逆フィルタ信号処理
手段１７は、実際の逆フィルタ特性１／（Ｋ×Ｓｐ×Ｇ
１）に比べ、ｔｐ秒の遅れを持つことになる。また、騒
音源１１から消音点１８まで擬似空間の周波数応答Ｇ０
はｔｄ秒遅れであるため、擬似空間伝達信号処理手段１
６は位相の遅れが本来ｔｄ秒であるが、ここではｔｐ秒
進め、（ｔｄ−ｔｐ）秒の位相遅れで構成される。これ
により、フィルタの安定化のために擬似逆フィルタ信号
処理手段１７で操作された位相量は、擬似空間伝達信号
処理手段１６で進められた位相量で補償され、結局、擬
似空間伝達信号処理手段１６および擬似逆フィルタ信号
処理手段１７を通して見たトータルの位相操作量は相殺
されることになる。そして、二つの信号処理手段を経た
信号に−１を乗じて、２次音源スピーカーから音波とし
て放射すれば、消音点において、騒音源からの音波と同
振幅・逆位相の音波となり、両者が干渉し、騒音振幅が
低減される。
よび擬似逆フィルタ信号処理手段１７はゲイン特性にお
いて、元の空間伝達特性および逆フィルタ特性と同じで
あるが、位相特性においては、それぞれ調整している。
すなわち、擬似逆フィルタ信号処理手段１７は、元の合
成周波数応答の位相特性を正負反転させたものを忠実に
モデル化した場合、そのモデルは不安定なものになって
しまうことから、安定性を得るため、位相情報を操作し
て振幅特性に対して最小位相特性を持つように構成す
る。このようにして構成された擬似逆フィルタ信号処理
手段１７は、実際の逆フィルタ特性１／（Ｋ×Ｓｐ×Ｇ
１）に比べ、ｔｐ秒の遅れを持つことになる。また、騒
音源１１から消音点１８まで擬似空間の周波数応答Ｇ０
はｔｄ秒遅れであるため、擬似空間伝達信号処理手段１
６は位相の遅れが本来ｔｄ秒であるが、ここではｔｐ秒
進め、（ｔｄ−ｔｐ）秒の位相遅れで構成される。これ
により、フィルタの安定化のために擬似逆フィルタ信号
処理手段１７で操作された位相量は、擬似空間伝達信号
処理手段１６で進められた位相量で補償され、結局、擬
似空間伝達信号処理手段１６および擬似逆フィルタ信号
処理手段１７を通して見たトータルの位相操作量は相殺
されることになる。そして、二つの信号処理手段を経た
信号に−１を乗じて、２次音源スピーカーから音波とし
て放射すれば、消音点において、騒音源からの音波と同
振幅・逆位相の音波となり、両者が干渉し、騒音振幅が
低減される。
【００３８】図２は本発明の能動消音装置の実施の形態
を示す図である。図２によれば、騒音源２１を包囲する
ように形成されたダクト２２の中において、騒音源２１
の近傍には騒音源２１からの騒音を検知する入力マイク
２３が設けられている。入力マイク２３の出力は、この
入力マイク２３からのアナログ信号をディジタル信号に
変換するアナログ／ディジタル（以下、Ａ／Ｄと記
す。）変換器２４に接続されている。Ａ／Ｄ変換器２４
の出力は信号処理部２５の入力に接続される。この信号
処理部２５はダクト伝達信号処理部２６および逆フィル
タ信号処理部２７から構成されている。この逆フィルタ
信号処理部２７は計算処理時間が速いＩＩＲ（Ｉｎｆｉ
ｎｉｔｅ Ｉｍｐｕｌｓｅ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）フィル
タ構成を採ることができる。そして、信号処理部２５の
出力は、ディジタル／アナログ（以下、Ｄ／Ａと記
す。）変換器２８およびローパスフィルタ（ＬＰＦ）２
９を介して２次音源スピーカ３０に接続されている。
を示す図である。図２によれば、騒音源２１を包囲する
ように形成されたダクト２２の中において、騒音源２１
の近傍には騒音源２１からの騒音を検知する入力マイク
２３が設けられている。入力マイク２３の出力は、この
入力マイク２３からのアナログ信号をディジタル信号に
変換するアナログ／ディジタル（以下、Ａ／Ｄと記
す。）変換器２４に接続されている。Ａ／Ｄ変換器２４
の出力は信号処理部２５の入力に接続される。この信号
処理部２５はダクト伝達信号処理部２６および逆フィル
タ信号処理部２７から構成されている。この逆フィルタ
信号処理部２７は計算処理時間が速いＩＩＲ（Ｉｎｆｉ
ｎｉｔｅ Ｉｍｐｕｌｓｅ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）フィル
タ構成を採ることができる。そして、信号処理部２５の
出力は、ディジタル／アナログ（以下、Ｄ／Ａと記
す。）変換器２８およびローパスフィルタ（ＬＰＦ）２
９を介して２次音源スピーカ３０に接続されている。
【００３９】信号処理部２５のダクト伝達信号処理部２
６は、騒音源２１から消音点３１までの周波数応答特性
を模擬し、逆フィルタ信号処理部２７は、騒音信号を検
知する時の音響・電気変換特性（Ｋ）と、消音処理後の
信号を放射する時の電気・音響特性（Ｓｐ，Ｇ１）を打
ち消す周波数特性を模擬する。
６は、騒音源２１から消音点３１までの周波数応答特性
を模擬し、逆フィルタ信号処理部２７は、騒音信号を検
知する時の音響・電気変換特性（Ｋ）と、消音処理後の
信号を放射する時の電気・音響特性（Ｓｐ，Ｇ１）を打
ち消す周波数特性を模擬する。
【００４０】入力マイク２３で検知された騒音信号はＡ
／Ｄ変換器２４を経て、まず、信号処理部２５のダクト
伝達信号処理部２６に送られる。ダクト伝達信号処理部
２６は、騒音源２１から消音点３１までの周波数応答特
性Ｇ０と同じゲインを持つが、位相特性において所定量
進んだ位相特性を持つので、その出力Ｙ０ａは、実際の
ダクト伝達信号Ｙ０から見て、時間的に進んでいるよう
に見える。
／Ｄ変換器２４を経て、まず、信号処理部２５のダクト
伝達信号処理部２６に送られる。ダクト伝達信号処理部
２６は、騒音源２１から消音点３１までの周波数応答特
性Ｇ０と同じゲインを持つが、位相特性において所定量
進んだ位相特性を持つので、その出力Ｙ０ａは、実際の
ダクト伝達信号Ｙ０から見て、時間的に進んでいるよう
に見える。
【００４１】一方、逆フィルタ信号処理部２７は、入力
マイク２３の周波数応答Ｋ、２次音源スピーカ３０の周
波数応答Ｓｐ、および２次音源スピーカ３０から消音点
３１までの周波数応答Ｇ１の合成周波数応答（Ｋ×Ｓｐ
×Ｇ１）とゲイン特性において逆数の関係、すなわち、
１／（Ｋ×Ｓｐ×Ｇ１）の関係にあるゲイン特性を持
つ。位相に関しては、不安定根の出現を抑えるために、
合成周波数応答の位相特性と忠実に正負反転した位相特
性を持つのではなく、そこから所定量遅らせた位相特性
を持つ。
マイク２３の周波数応答Ｋ、２次音源スピーカ３０の周
波数応答Ｓｐ、および２次音源スピーカ３０から消音点
３１までの周波数応答Ｇ１の合成周波数応答（Ｋ×Ｓｐ
×Ｇ１）とゲイン特性において逆数の関係、すなわち、
１／（Ｋ×Ｓｐ×Ｇ１）の関係にあるゲイン特性を持
つ。位相に関しては、不安定根の出現を抑えるために、
合成周波数応答の位相特性と忠実に正負反転した位相特
性を持つのではなく、そこから所定量遅らせた位相特性
を持つ。
【００４２】また、信号処理部２５で処理されたディジ
タル信号はＤ／Ａ変換器２８を経て、アナログ信号に変
換されるが、この時、Ｄ／Ａ変換の原理的要因から、サ
ンプリング周波数に比例した位相の遅れが発生してしま
う。
タル信号はＤ／Ａ変換器２８を経て、アナログ信号に変
換されるが、この時、Ｄ／Ａ変換の原理的要因から、サ
ンプリング周波数に比例した位相の遅れが発生してしま
う。
【００４３】さらに、制御対象周波数以上の高周波域に
おける消音信号の高周波成分を低減するために、ローパ
スフィルタ２９が、Ｄ／Ａ変換器２８と２次音源スピー
カ３０との間に必要となるが、このローパスフィルタ２
９によっても、位相の遅れが発生する。
おける消音信号の高周波成分を低減するために、ローパ
スフィルタ２９が、Ｄ／Ａ変換器２８と２次音源スピー
カ３０との間に必要となるが、このローパスフィルタ２
９によっても、位相の遅れが発生する。
【００４４】以上の逆フィルタ信号処理部２７から消音
点３１に至るまでのすべての位相遅れ分を、ダクト伝達
信号処理部２６で進めて補償してやることにより、騒音
源２１から消音点３１に至るまでの位相の収支は見かけ
上、合うことになる。
点３１に至るまでのすべての位相遅れ分を、ダクト伝達
信号処理部２６で進めて補償してやることにより、騒音
源２１から消音点３１に至るまでの位相の収支は見かけ
上、合うことになる。
【００４５】以上の信号処理部２５の周波数応答特性決
定に関する設計フローチャートを図３に示す。図３は信
号処理部の周波数応答特性決定に関する設計処理の流れ
を示すフローチャートである。まず、制御対象の周波数
範囲を決定する（ステップＳ１）。消音したい低周波の
部分と高周波の部分の範囲に関して、その下限の周波数
Ｆｒｑ（ｌｏｗ）および上限の周波数Ｆｒｑ（ｈｉｇ
ｈ）を決定する。次いで、その周波数範囲に対して制御
周波数を決定する（ステップＳ２）。制御周波数はディ
ジタル処理におけるサンプリング周波数であり、この周
波数を決定する。ここでは、制御周波数Ｆｒｑ（ｃｏｎ
ｔｒｏｌ）は周波数範囲の上限値の２．５倍、すなわ
ち、
定に関する設計フローチャートを図３に示す。図３は信
号処理部の周波数応答特性決定に関する設計処理の流れ
を示すフローチャートである。まず、制御対象の周波数
範囲を決定する（ステップＳ１）。消音したい低周波の
部分と高周波の部分の範囲に関して、その下限の周波数
Ｆｒｑ（ｌｏｗ）および上限の周波数Ｆｒｑ（ｈｉｇ
ｈ）を決定する。次いで、その周波数範囲に対して制御
周波数を決定する（ステップＳ２）。制御周波数はディ
ジタル処理におけるサンプリング周波数であり、この周
波数を決定する。ここでは、制御周波数Ｆｒｑ（ｃｏｎ
ｔｒｏｌ）は周波数範囲の上限値の２．５倍、すなわ
ち、
【００４６】
【数５】 Ｆｒｑ（ｃｏｎｔｒｏｌ）＝２．５×Ｆｒｑ（ｈｉｇｈ） ・・・（５） に決定する。
【００４７】これにより、自動的にＤ／Ａ変換遅れ、計
算余裕時間およびローパスフィルタの折点周波数の数値
が決定される（ステップＳ３）。すなわち、制御周波数
Ｆｒｑ（ｃｏｎｔｒｏｌ）が決まれば、Ｄ／Ａ変換の遅
れが理論的に制御周波数の半分の遅れがあるということ
が分かっているので、まず、
算余裕時間およびローパスフィルタの折点周波数の数値
が決定される（ステップＳ３）。すなわち、制御周波数
Ｆｒｑ（ｃｏｎｔｒｏｌ）が決まれば、Ｄ／Ａ変換の遅
れが理論的に制御周波数の半分の遅れがあるということ
が分かっているので、まず、
【００４８】
【数６】 Ｄ／Ａ変換遅れ＝１／（２×Ｆｒｑ（ｈｉｇｈ）） ・・・（６） が分かる。計算余裕時間はある時点でサンプリングが行
われたときにディジタル処理の計算処理を終えなければ
ならない計算時間であるので、
われたときにディジタル処理の計算処理を終えなければ
ならない計算時間であるので、
【００４９】
【数７】 計算余裕時間＝１／（Ｆｒｑ（ｃｏｎｔｒｏｌ）） ・・・（７） が求まる。そして、制御対象周波数範囲を越えた高周波
部分では逆フィルタのゲインが高くなっていくのを抑え
るためにローパスフィルタを設置するが、そのローパス
フィルタの折点周波数として、高周波信号を阻止し始め
る周波数が、すなわち、
部分では逆フィルタのゲインが高くなっていくのを抑え
るためにローパスフィルタを設置するが、そのローパス
フィルタの折点周波数として、高周波信号を阻止し始め
る周波数が、すなわち、
【００５０】
【数８】 折点周波数＝１／（２×Ｆｒｑ（ｃｏｎｔｒｏｌ）） ・・・（８） が決定される。
【００５１】次いで、入力マイク・消音点間の合成周波
数応答（Ｋ×Ｓｐ×Ｇ１）を測定する（ステップＳ
４）。このときのゲイン特性はｇ１、位相特性はｐ１と
する。具体的には、騒音源の近くにスピーカを置き、こ
こから白色雑音を発生させる。その白色雑音を入力マイ
クで拾い、信号処理部は素通しにして、２次音源スピー
カより放出する。そして、入力マイクと消音点に置いた
評価マイクとから得た信号をたとえばＦＦＴ（高速フー
リエ変換）アナライザに入力し、入力マイクから消音点
までの合成周波数応答を測定する。
数応答（Ｋ×Ｓｐ×Ｇ１）を測定する（ステップＳ
４）。このときのゲイン特性はｇ１、位相特性はｐ１と
する。具体的には、騒音源の近くにスピーカを置き、こ
こから白色雑音を発生させる。その白色雑音を入力マイ
クで拾い、信号処理部は素通しにして、２次音源スピー
カより放出する。そして、入力マイクと消音点に置いた
評価マイクとから得た信号をたとえばＦＦＴ（高速フー
リエ変換）アナライザに入力し、入力マイクから消音点
までの合成周波数応答を測定する。
【００５２】次は、２次音源スピーカと消音点に置いた
評価マイクとの間における応答遅れ分ｄｔ１を求める
（ステップＳ５）。これは、
評価マイクとの間における応答遅れ分ｄｔ１を求める
（ステップＳ５）。これは、
【００５３】
【数９】 ｄｔ１＝２次音源スピーカ・評価マイク間の距離／音速 ・・・（９） によって求められる。そして、合成周波数応答（Ｋ×Ｓ
ｐ×Ｇ１）の位相ｐ１を進めて補正位相ｐ１Ｈを求める
（ステップＳ６）。これは、あらかじめ逆フィルタを作
ったときに不安定にならないために、位相を純粋な時間
遅れ分だけ進めて補正するもので、補正位相ｐ１Ｈは、
ｐ×Ｇ１）の位相ｐ１を進めて補正位相ｐ１Ｈを求める
（ステップＳ６）。これは、あらかじめ逆フィルタを作
ったときに不安定にならないために、位相を純粋な時間
遅れ分だけ進めて補正するもので、補正位相ｐ１Ｈは、
【００５４】
【数１０】 ｐ１Ｈ＝ｐ１＋（Ｄ／Ａ変換遅れ＋ｄｔ１）×３６０×周波数 ・・・（１０） になる。この時間遅れを除くよう補正した合成周波数応
答（Ｋ×Ｓｐ×Ｇ１）の特性例を図４に示す。
答（Ｋ×Ｓｐ×Ｇ１）の特性例を図４に示す。
【００５５】図４は補正した合成周波数応答の特性の一
例を示す図であり、（Ａ）は合成周波数応答のゲイン特
性を示し、（Ｂ）は補正された位相特性を示す図であ
る。ここで、図４（Ａ）に示したゲイン特性は、ステッ
プＳ４において測定されたゲイン特性ｇ１である。ま
た、図４（Ｂ）に示した位相特性において、破線はステ
ップＳ４において測定された元の位相ｐ１であり、実線
は式（１０）に従って時間遅れを除くように位相が進め
られた補正位相ｐ１Ｈを示している。
例を示す図であり、（Ａ）は合成周波数応答のゲイン特
性を示し、（Ｂ）は補正された位相特性を示す図であ
る。ここで、図４（Ａ）に示したゲイン特性は、ステッ
プＳ４において測定されたゲイン特性ｇ１である。ま
た、図４（Ｂ）に示した位相特性において、破線はステ
ップＳ４において測定された元の位相ｐ１であり、実線
は式（１０）に従って時間遅れを除くように位相が進め
られた補正位相ｐ１Ｈを示している。
【００５６】次に、補正されたＧ１、ゲイン特性ｇ１、
補正された位相特性ｐ１Ｈの情報を用いて、ラプラス演
算子ｓを使った連続時間モデルを求める（ステップＳ
７）。これは、具体的には、ゲインおよび位相の情報に
対してカーブフィットをかけることにより行われる。こ
のカーブフィットは、ゲインの情報と位相の情報があれ
ば、これらの情報に対し、最小２乗法などを使って曲線
をあてはめていき、伝達関数の曲線を数式として得る手
法である。通常のＦＦＴアナライザにはこのような機能
を有しており、実際にはその機能を用いて、ラプラス演
算子ｓを使った数式で連続時間モデルを求めることにな
る。
補正された位相特性ｐ１Ｈの情報を用いて、ラプラス演
算子ｓを使った連続時間モデルを求める（ステップＳ
７）。これは、具体的には、ゲインおよび位相の情報に
対してカーブフィットをかけることにより行われる。こ
のカーブフィットは、ゲインの情報と位相の情報があれ
ば、これらの情報に対し、最小２乗法などを使って曲線
をあてはめていき、伝達関数の曲線を数式として得る手
法である。通常のＦＦＴアナライザにはこのような機能
を有しており、実際にはその機能を用いて、ラプラス演
算子ｓを使った数式で連続時間モデルを求めることにな
る。
【００５７】ここで求められた連続時間モデルから擬似
逆フィルタのモデルを得る（ステップＳ８）。まず、連
続時間モデルから求められた極をｐi（ｉ＝１〜ｎ：極
の次数）、零点をｚiとすれば、ラプラス演算子ｓを用
いて、空間伝達特性は次のようにモデル化される。
逆フィルタのモデルを得る（ステップＳ８）。まず、連
続時間モデルから求められた極をｐi（ｉ＝１〜ｎ：極
の次数）、零点をｚiとすれば、ラプラス演算子ｓを用
いて、空間伝達特性は次のようにモデル化される。
【００５８】
【数１１】
【００５９】ここで、Ｋはゲイン成分である。したがっ
て、求めようとする擬似逆フィルタはこの伝達モデルの
分母と分子とを入れ替えて逆関数にすることにより得る
ことができる。
て、求めようとする擬似逆フィルタはこの伝達モデルの
分母と分子とを入れ替えて逆関数にすることにより得る
ことができる。
【００６０】
【数１２】
【００６１】以上が、逆フィルタの設計に関するところ
であり、次からは、ダクトの伝達部分の周波数応答の設
計となる。この設計において、まず、騒音源から消音点
における評価マイクまでの間の周波数応答Ｇ０を測定す
る（ステップＳ９）。具体的には、騒音源の近くに音源
スピーカを置き、ここから白色雑音を発生させ、これを
消音点に置いた評価マイクで拾い、その信号をたとえば
ＦＦＴアナライザを使って、騒音源・消音点間の空間伝
達特性である周波数応答Ｇ０を測定する。ここで求めら
れたゲイン特性はｇ０、位相特性はｐ０とする。
であり、次からは、ダクトの伝達部分の周波数応答の設
計となる。この設計において、まず、騒音源から消音点
における評価マイクまでの間の周波数応答Ｇ０を測定す
る（ステップＳ９）。具体的には、騒音源の近くに音源
スピーカを置き、ここから白色雑音を発生させ、これを
消音点に置いた評価マイクで拾い、その信号をたとえば
ＦＦＴアナライザを使って、騒音源・消音点間の空間伝
達特性である周波数応答Ｇ０を測定する。ここで求めら
れたゲイン特性はｇ０、位相特性はｐ０とする。
【００６２】次に、音源スピーカと消音点との間の空間
における応答遅れ分ｄｔ０を求める（ステップＳ１
０）。この応答遅れ分ｄｔ０は、ダクト内での純粋な遅
れ分として、
における応答遅れ分ｄｔ０を求める（ステップＳ１
０）。この応答遅れ分ｄｔ０は、ダクト内での純粋な遅
れ分として、
【００６３】
【数１３】 ｄｔ０＝音源スピーカ・評価マイク間の距離／音速 ・・・（１３） で求められ、ダクト伝達信号処理部で進めることが可能
な時間遅れが求められる。次に、周波数応答Ｇ０の位相
ｐ０を進めて補正位相ｐ０Ｈを求める（ステップＳ１
１）。この補正位相ｐ０Ｈは、
な時間遅れが求められる。次に、周波数応答Ｇ０の位相
ｐ０を進めて補正位相ｐ０Ｈを求める（ステップＳ１
１）。この補正位相ｐ０Ｈは、
【００６４】
【数１４】 ｐ０Ｈ＝ｐ０＋ｄｔ０×３６０×周波数 ・・・（１４） になる。この時間遅れを除くよう補正した周波数応答Ｇ
０の特性例を図５に示す。
０の特性例を図５に示す。
【００６５】図５は補正した周波数応答の特性の一例を
示す図であり、（Ａ）は周波数応答Ｇ０のゲイン特性を
示し、（Ｂ）は補正された位相特性を示す図である。こ
こで、図５（Ａ）に示したゲイン特性は、ステップＳ９
において測定されたゲイン特性ｇ０である。また、図５
（Ｂ）に示した位相特性において、破線はステップＳ９
において測定された元の位相ｐ０であり、実線は式（１
４）に従って時間遅れを除くように位相が進められた補
正位相ｐ０Ｈを示している。
示す図であり、（Ａ）は周波数応答Ｇ０のゲイン特性を
示し、（Ｂ）は補正された位相特性を示す図である。こ
こで、図５（Ａ）に示したゲイン特性は、ステップＳ９
において測定されたゲイン特性ｇ０である。また、図５
（Ｂ）に示した位相特性において、破線はステップＳ９
において測定された元の位相ｐ０であり、実線は式（１
４）に従って時間遅れを除くように位相が進められた補
正位相ｐ０Ｈを示している。
【００６６】次に、補正されたＧ０、ゲイン特性ｇ０、
補正された位相特性ｐ０Ｈの情報から、ラプラス演算子
ｓを使った連続時間モデルを、たとえばカーブフィット
手法を使って求める（ステップＳ１２）。この結果よ
り、求められた極をｐi（ｉ＝１〜ｎ：極の次数）、零
点をｚiとすれば、ラプラス演算子ｓを用いて、この空
間伝達特性は次のようにモデル化される。
補正された位相特性ｐ０Ｈの情報から、ラプラス演算子
ｓを使った連続時間モデルを、たとえばカーブフィット
手法を使って求める（ステップＳ１２）。この結果よ
り、求められた極をｐi（ｉ＝１〜ｎ：極の次数）、零
点をｚiとすれば、ラプラス演算子ｓを用いて、この空
間伝達特性は次のようにモデル化される。
【００６７】
【数１５】
【００６８】ここで、Ｋはゲイン成分である。次に、合
成周波数応答（Ｋ×Ｓｐ×Ｇ１）側の遅れ分Ｄｅｌａｙ
１を求める（ステップＳ１３）。この遅れ分Ｄｅｌａｙ
１は、逆フィルタを不安定にさせないための位相の補正
分と、Ｄ／Ａ変換処理に伴う遅れ、ローパスフィルタを
入れたときの位相遅れ、計算処理時間の四つが遅れとし
て存在するので、これの合計値を求める。すなわち、
成周波数応答（Ｋ×Ｓｐ×Ｇ１）側の遅れ分Ｄｅｌａｙ
１を求める（ステップＳ１３）。この遅れ分Ｄｅｌａｙ
１は、逆フィルタを不安定にさせないための位相の補正
分と、Ｄ／Ａ変換処理に伴う遅れ、ローパスフィルタを
入れたときの位相遅れ、計算処理時間の四つが遅れとし
て存在するので、これの合計値を求める。すなわち、
【００６９】
【数１６】 Ｄｅｌａｙ１＝ｄｔ１＋Ｄ／Ａ変換遅れ ＋ローパスフィルタの位相遅れ＋計算処理時間 ・・・（１６） より理論的に求められる。ここで、式（１６）中のロー
パスフィルタの位相遅れおよび計算処理時間について説
明する。
パスフィルタの位相遅れおよび計算処理時間について説
明する。
【００７０】図６はローパスフィルタの位相特性の一例
を示す図である。ローパスフィルタの位相特性がたとえ
ばこの図６に示すような位相特性の場合には、この位相
特性を時間遅れに換算し、平均化した数値をローパスフ
ィルタの位相遅れとする。
を示す図である。ローパスフィルタの位相特性がたとえ
ばこの図６に示すような位相特性の場合には、この位相
特性を時間遅れに換算し、平均化した数値をローパスフ
ィルタの位相遅れとする。
【００７１】また、式（１６）中の計算処理時間は、ス
テップＳ８およびステップＳ１２において、伝達モデル
の分母および分子の次数が明らかになれば、あらかじめ
基本単位となるフィルタ処理にかかる時間を測定してお
くことにより、求めることができる。
テップＳ８およびステップＳ１２において、伝達モデル
の分母および分子の次数が明らかになれば、あらかじめ
基本単位となるフィルタ処理にかかる時間を測定してお
くことにより、求めることができる。
【００７２】
【数１７】 基本単位＝Ｋ×（ｓ−ｂ）／（ｓ−ａ） ・・・（１７） 同様に、周波数応答Ｇ０側の遅れ分Ｄｅｌａｙ０を求め
る（ステップＳ１４）。ダクト処理側にも当然、計算処
理時間がかかるので、このＧ０側の遅れ分Ｄｅｌａｙ０
は、
る（ステップＳ１４）。ダクト処理側にも当然、計算処
理時間がかかるので、このＧ０側の遅れ分Ｄｅｌａｙ０
は、
【００７３】
【数１８】 Ｄｅｌａｙ０＝ｄｔ０＋計算処理時間 ・・・（１８） で求められる。
【００７４】次に、それぞれ求めたＤｅｌａｙ１および
Ｄｅｌａｙ０を比較し、Ｄｅｌａｙ０がＤｅｌａｙ１よ
りも大きいかどうかを判断する（ステップＳ１５）。こ
こでは、位相補償が可能かどうかを判断するところであ
り、もし、Ｄｅｌａｙ０がＤｅｌａｙ１よりも大きくな
ければ、位相補償ができないので、逆フィルタの設計を
し直す必要がある。具体的には、制御対象周波数の上限
周波数Ｆｒｑ（ｈｉｇｈ）の値を下げて最初から逆フィ
ルタの設計を行う（ステップＳ１６）か、または２次音
源スピーカ・評価マイク間の距離を縮めたり、あるいは
音源スピーカ・評価マイク間の距離を延ばしてステップ
Ｓ４から逆フィルタの再設計を行う（ステップＳ１
７）。
Ｄｅｌａｙ０を比較し、Ｄｅｌａｙ０がＤｅｌａｙ１よ
りも大きいかどうかを判断する（ステップＳ１５）。こ
こでは、位相補償が可能かどうかを判断するところであ
り、もし、Ｄｅｌａｙ０がＤｅｌａｙ１よりも大きくな
ければ、位相補償ができないので、逆フィルタの設計を
し直す必要がある。具体的には、制御対象周波数の上限
周波数Ｆｒｑ（ｈｉｇｈ）の値を下げて最初から逆フィ
ルタの設計を行う（ステップＳ１６）か、または２次音
源スピーカ・評価マイク間の距離を縮めたり、あるいは
音源スピーカ・評価マイク間の距離を延ばしてステップ
Ｓ４から逆フィルタの再設計を行う（ステップＳ１
７）。
【００７５】ステップＳ１５の判断で、Ｄｅｌａｙ０が
Ｄｅｌａｙ１よりも大きければ、位相補償ができるで、
このまま設計を続ける。次は、調整時間Ｔｏｆｆを求め
る（ステップＳ１８）。この調整時間Ｔｏｆｆは
Ｄｅｌａｙ１よりも大きければ、位相補償ができるで、
このまま設計を続ける。次は、調整時間Ｔｏｆｆを求め
る（ステップＳ１８）。この調整時間Ｔｏｆｆは
【００７６】
【数１９】 Ｔｏｆｆ＝Ｄｅｌａｙ０−Ｄｅｌａｙ１ ・・・（１９） により求められる。
【００７７】以上で、Ｇ０，Ｇ１の連続時間モデルが求
まるから、これからディジタル処理できる離散時間モデ
ルを求める（ステップＳ１９）。まず、ここまでの設計
情報をまとめると、Ｋ×Ｓｐ×Ｇ１の周波数応答特性を
相殺する擬似逆フィルタのｓモデル式と、Ｇ０の擬似空
間伝達特性のｓモデル式と、因果性を保証するための調
整時間を入手できていることになる。あとは、これら連
続時間の式をディジタル処理するために離散化すればよ
いだけである。連続時間におけるモデル式が既知の場合
には、これを離散化する方法として、ｚ変換が知られて
いる。
まるから、これからディジタル処理できる離散時間モデ
ルを求める（ステップＳ１９）。まず、ここまでの設計
情報をまとめると、Ｋ×Ｓｐ×Ｇ１の周波数応答特性を
相殺する擬似逆フィルタのｓモデル式と、Ｇ０の擬似空
間伝達特性のｓモデル式と、因果性を保証するための調
整時間を入手できていることになる。あとは、これら連
続時間の式をディジタル処理するために離散化すればよ
いだけである。連続時間におけるモデル式が既知の場合
には、これを離散化する方法として、ｚ変換が知られて
いる。
【００７８】ｚ変換には種々の方法があるが、ここでは
整合ｚ変換を用いることにする。今、連続時間系で表現
されたモデルが次式で与えられているとする。
整合ｚ変換を用いることにする。今、連続時間系で表現
されたモデルが次式で与えられているとする。
【００７９】
【数２０】
【００８０】ただし、ｍ，ｎはそれぞれ分子、分母の次
数である。このとき、整合ｚ変換の変換式は次の通りで
ある。
数である。このとき、整合ｚ変換の変換式は次の通りで
ある。
【００８１】
【数２１】
【００８２】ただし、Ｋ０＝Ｃ（１）／Ｃｃ（０）と定
める。この変換式に従って整合ｚ変換することにより、
それぞれの離散モデル式を導出することができる。そし
て、式（２１）の形で得られた離散モデル式を展開すれ
ば、次式のようになる。
める。この変換式に従って整合ｚ変換することにより、
それぞれの離散モデル式を導出することができる。そし
て、式（２１）の形で得られた離散モデル式を展開すれ
ば、次式のようになる。
【００８３】
【数２２】
【００８４】このモデル式と離散時間における入力信号
データｕ［ｋ］および出力信号データｙ［ｋ］の関係
は、
データｕ［ｋ］および出力信号データｙ［ｋ］の関係
は、
【００８５】
【数２３】 ｙ［ｋ］＝Ｃ（ｚ）×ｕ［ｋ］ ・・・（２３） となる。ただし、ｋは離散時間における現在時刻を表す
パラメータである。すると、式（２２）および（２３）
より、現在の時刻ｋにおける出力ｙ［ｋ］は、
パラメータである。すると、式（２２）および（２３）
より、現在の時刻ｋにおける出力ｙ［ｋ］は、
【００８６】
【数２４】
【００８７】と表され、現在の入力ｕ［ｋ］と過去の入
出力データｕ［ｋ−ｉ］、ｙ［ｋ−ｊ］の積和演算によ
って得ることができる。次に、上記のようにして設計さ
れた信号処理部２５のディジタル処理について説明す
る。
出力データｕ［ｋ−ｉ］、ｙ［ｋ−ｊ］の積和演算によ
って得ることができる。次に、上記のようにして設計さ
れた信号処理部２５のディジタル処理について説明す
る。
【００８８】図７は信号処理部のディジタル処理の流れ
を示すフローチャートである。ディジタル処理を開始
後、まず、Ａ／Ｄ変換器２４から現在の入力ｕ［ｋ］を
取得する（ステップＳ２１）。次に、逆フィルタのディ
ジタル処理を先にする（ステップＳ２２）。Ｋ×Ｓｐ×
Ｇ１の離散モデル式が設計されているから、その式から
具体的な数式が求められる。次いで、そのディジタル処
理を行うことにより、逆フィルタの出力ｖ［ｋ］を取得
する（ステップＳ２３）。
を示すフローチャートである。ディジタル処理を開始
後、まず、Ａ／Ｄ変換器２４から現在の入力ｕ［ｋ］を
取得する（ステップＳ２１）。次に、逆フィルタのディ
ジタル処理を先にする（ステップＳ２２）。Ｋ×Ｓｐ×
Ｇ１の離散モデル式が設計されているから、その式から
具体的な数式が求められる。次いで、そのディジタル処
理を行うことにより、逆フィルタの出力ｖ［ｋ］を取得
する（ステップＳ２３）。
【００８９】同じく、Ｇ０の離散モデル式から、ダクト
伝達特性の処理を行って（ステップＳ２４）、Ｇ０の出
力ｙ［ｋ］を取得する（ステップＳ２５）。その後、調
整時間Ｔｏｆｆが求められていたが、ここで、その調整
時間分だけ処理を停止する（ステップＳ２６）。調整時
間分の待ちが終わったならば、出力ｙ［ｋ］に−１を乗
じ（ステップＳ２７）、Ｄ／Ａ変換器２８にその−ｙ
［ｋ］を出力し、２次音源スピーカ３０から実際の音波
として出力させる（ステップＳ２８）。そして、過去の
入出力バッファを更新する（ステップＳ２９）。これ
は、現在の入力ｕ［ｋ］が処理されたので、これを一つ
過去のデータｕ［ｋ−１］に変える。もちろん、ｕ［ｋ
−１］はそのさらに過去のｕ［ｋ−２］に変えられるよ
うにして、バッファの更新を行う。そして、現在時刻を
ｋからｋ＋１に更新して（ステップＳ３０）、また、も
とに戻る。これを繰り返すことにより、信号処理部２５
でのディジタル処理が行われる。
伝達特性の処理を行って（ステップＳ２４）、Ｇ０の出
力ｙ［ｋ］を取得する（ステップＳ２５）。その後、調
整時間Ｔｏｆｆが求められていたが、ここで、その調整
時間分だけ処理を停止する（ステップＳ２６）。調整時
間分の待ちが終わったならば、出力ｙ［ｋ］に−１を乗
じ（ステップＳ２７）、Ｄ／Ａ変換器２８にその−ｙ
［ｋ］を出力し、２次音源スピーカ３０から実際の音波
として出力させる（ステップＳ２８）。そして、過去の
入出力バッファを更新する（ステップＳ２９）。これ
は、現在の入力ｕ［ｋ］が処理されたので、これを一つ
過去のデータｕ［ｋ−１］に変える。もちろん、ｕ［ｋ
−１］はそのさらに過去のｕ［ｋ−２］に変えられるよ
うにして、バッファの更新を行う。そして、現在時刻を
ｋからｋ＋１に更新して（ステップＳ３０）、また、も
とに戻る。これを繰り返すことにより、信号処理部２５
でのディジタル処理が行われる。
【００９０】図８は逆フィルタ信号処理部の特性の一例
を示す図であり、（Ａ）はそのゲイン特性を示し、
（Ｂ）は位相特性を示す図である。ここで、図８（Ａ）
に示したゲイン特性は、合成周波数応答（Ｋ×Ｓｐ×Ｇ
１）のゲインに対して逆数の関係にあるゲイン特性を測
定したものである。また、図８（Ｂ）に示した位相特性
において、破線は純粋に合成周波数応答（Ｋ×Ｓｐ×Ｇ
１）の位相を逆フィルタの関係にしたときの位相特性で
あり、実線は図８（Ａ）の測定されたゲイン特性に対し
て唯一求めることができる最小位相特性を示している。
このように、元の合成周波数応答の位相特性を単純に正
負反転したものを忠実にモデル化した場合、破線で示す
位相特性になって、そのモデルは不安定となる。ここで
は、図８（Ｂ）に実線で示すように、位相特性はゲイン
特性に対して最小位相特性を示すように設定される。こ
のような最小位相特性は、ヒルベルト変換などの数学的
手法を用いれば、与えられたゲイン特性から解析的に求
めることができる。この最小位相特性を持たせることに
より、逆フィルタ信号処理部２７の不安定極の出現を、
完全に抑えることが可能となる。
を示す図であり、（Ａ）はそのゲイン特性を示し、
（Ｂ）は位相特性を示す図である。ここで、図８（Ａ）
に示したゲイン特性は、合成周波数応答（Ｋ×Ｓｐ×Ｇ
１）のゲインに対して逆数の関係にあるゲイン特性を測
定したものである。また、図８（Ｂ）に示した位相特性
において、破線は純粋に合成周波数応答（Ｋ×Ｓｐ×Ｇ
１）の位相を逆フィルタの関係にしたときの位相特性で
あり、実線は図８（Ａ）の測定されたゲイン特性に対し
て唯一求めることができる最小位相特性を示している。
このように、元の合成周波数応答の位相特性を単純に正
負反転したものを忠実にモデル化した場合、破線で示す
位相特性になって、そのモデルは不安定となる。ここで
は、図８（Ｂ）に実線で示すように、位相特性はゲイン
特性に対して最小位相特性を示すように設定される。こ
のような最小位相特性は、ヒルベルト変換などの数学的
手法を用いれば、与えられたゲイン特性から解析的に求
めることができる。この最小位相特性を持たせることに
より、逆フィルタ信号処理部２７の不安定極の出現を、
完全に抑えることが可能となる。
【００９１】図９は能動消音装置の第２の実施の形態を
示す図である。この図９において、図２に示した要素と
同じ要素については同じ符号を付してその詳細な説明は
省略する。図９によれば、図２の構成に加え、騒音源２
１の近傍に設置され測定用の加振信号を音波として放射
する加振信号放射スピーカ３２と、放射された加振音を
消音点３１で測定する測定マイク３３と、加振信号およ
び測定マイク３３の出力から各部の周波数応答を求める
スペクトラムアナライザ３４と、その結果から、信号処
理部２５内部の各ディジタルフィルタの更新係数を求め
る周波数応答解析器３５と、更新期間を監視するタイマ
カウンタ３６と、信号処理部２５の設計情報となる各部
の周波数応答を測定する信号を発生する周波数応答測定
用加振信号発生器３７とを備えている。
示す図である。この図９において、図２に示した要素と
同じ要素については同じ符号を付してその詳細な説明は
省略する。図９によれば、図２の構成に加え、騒音源２
１の近傍に設置され測定用の加振信号を音波として放射
する加振信号放射スピーカ３２と、放射された加振音を
消音点３１で測定する測定マイク３３と、加振信号およ
び測定マイク３３の出力から各部の周波数応答を求める
スペクトラムアナライザ３４と、その結果から、信号処
理部２５内部の各ディジタルフィルタの更新係数を求め
る周波数応答解析器３５と、更新期間を監視するタイマ
カウンタ３６と、信号処理部２５の設計情報となる各部
の周波数応答を測定する信号を発生する周波数応答測定
用加振信号発生器３７とを備えている。
【００９２】タイマカウンタ３６では、前回の周波数応
答更新からの時間をカウントしており、所定の期間を過
ぎたときには、騒音源２１および信号処理部２５に停止
信号を送り、消音処理を中断させる。
答更新からの時間をカウントしており、所定の期間を過
ぎたときには、騒音源２１および信号処理部２５に停止
信号を送り、消音処理を中断させる。
【００９３】タイマカウンタ３６は同時に、周波数応答
測定用加振信号発生器３７に測定開始信号を送り、周波
数応答の再測定を開始させる。まず、周波数応答測定用
加振信号発生器３７で発生された加振信号が加振信号放
射スピーカ３２に与えられ、ここから加振音がダクト２
２内に放射される。加振音は空間伝達特性Ｇ０の影響を
受けた後、測定マイク３３に到達する。スペクトラムア
ナライザ３４では、加振信号と測定マイク３３の出力信
号とから、Ｇ０の周波数応答が求められる。その結果は
周波数応答解析器３５に送られ、ダクト伝達信号処理部
２６のディジタルフィルタの係数が決定される。決定さ
れた係数はダクト伝達信号処理部２６に送られ、係数が
更新される。
測定用加振信号発生器３７に測定開始信号を送り、周波
数応答の再測定を開始させる。まず、周波数応答測定用
加振信号発生器３７で発生された加振信号が加振信号放
射スピーカ３２に与えられ、ここから加振音がダクト２
２内に放射される。加振音は空間伝達特性Ｇ０の影響を
受けた後、測定マイク３３に到達する。スペクトラムア
ナライザ３４では、加振信号と測定マイク３３の出力信
号とから、Ｇ０の周波数応答が求められる。その結果は
周波数応答解析器３５に送られ、ダクト伝達信号処理部
２６のディジタルフィルタの係数が決定される。決定さ
れた係数はダクト伝達信号処理部２６に送られ、係数が
更新される。
【００９４】同様なことを入力マイク２３から消音点３
１までの合成周波数応答（Ｋ×Ｓｐ×Ｇ１）に対する逆
フィルタ信号処理部２７についても行う。フィルタの係
数更新がすべて終了した時点で、周波数応答解析器３５
から再開信号が出力され、騒音源２１および信号処理部
２５の動作が再開され、消音処理が始まる。
１までの合成周波数応答（Ｋ×Ｓｐ×Ｇ１）に対する逆
フィルタ信号処理部２７についても行う。フィルタの係
数更新がすべて終了した時点で、周波数応答解析器３５
から再開信号が出力され、騒音源２１および信号処理部
２５の動作が再開され、消音処理が始まる。
【００９５】このように、信号処理部２５を構成するの
に必要な情報であるＧ０および（Ｋ×Ｓｐ×Ｇ１）を所
定期間ごとにスペクトラムアナライザ３４を用いて測定
し、周波数応答解析器３５の中で前回測定した特性と比
較し、両者が大きく変わっていれば、図３に示す設計フ
ローチャートのアルゴリズムに従って、ダクト伝達信号
処理部２６および逆フィルタ信号処理部２７を再設計し
てその係数を更新し、消音処理を再開させるようにし
た。これにより、部品の劣化など環境の変化が生じて
も、消音処理中は固定であるディジタルフィルタの係数
が所定期間ごとに更新されるので、いつまでも消音効果
を維持させることができる。
に必要な情報であるＧ０および（Ｋ×Ｓｐ×Ｇ１）を所
定期間ごとにスペクトラムアナライザ３４を用いて測定
し、周波数応答解析器３５の中で前回測定した特性と比
較し、両者が大きく変わっていれば、図３に示す設計フ
ローチャートのアルゴリズムに従って、ダクト伝達信号
処理部２６および逆フィルタ信号処理部２７を再設計し
てその係数を更新し、消音処理を再開させるようにし
た。これにより、部品の劣化など環境の変化が生じて
も、消音処理中は固定であるディジタルフィルタの係数
が所定期間ごとに更新されるので、いつまでも消音効果
を維持させることができる。
【００９６】図１０は周波数応答解析器の処理の流れを
示すフローチャートである。ここでは、スペクトラムア
ナライザ３４からの測定結果を受けて、周波数応答解析
器３５の中で実際に再設計を行うときの処理について説
明する。まず、スペクトラムアナライザ３４にて再測定
した周波数応答データを取り込む（ステップＳ３１）。
次に、測定された位相特性のデータに対して補正を行う
（ステップＳ３２）。ここでは、設計の際に既に得られ
ている位相補正量の情報を基にして、位相データの補正
を行う。
示すフローチャートである。ここでは、スペクトラムア
ナライザ３４からの測定結果を受けて、周波数応答解析
器３５の中で実際に再設計を行うときの処理について説
明する。まず、スペクトラムアナライザ３４にて再測定
した周波数応答データを取り込む（ステップＳ３１）。
次に、測定された位相特性のデータに対して補正を行う
（ステップＳ３２）。ここでは、設計の際に既に得られ
ている位相補正量の情報を基にして、位相データの補正
を行う。
【００９７】次に、補正された位相データおよび測定さ
れたゲインデータを取り出し（ステップＳ３３）、これ
らのデータに対し、最小２乗法などを用いてカーブフィ
ットをかけ（ステップＳ３４）、これによって連続時間
モデルを得る（ステップＳ３５）。次に、設計の際に決
めた制御周波数から得たサンプリング周期の情報を基に
連続時間モデルに対して整合ｚ変換を行う（ステップＳ
３６）。この整合ｚ変換により離散時間モデルが決めら
れ（ステップＳ３７）、離散時間モデルからディジタル
フィルタの係数を得て、更新する（ステップＳ３８）。
なお、ここで、前回のディジタルフィルタの係数と比較
するようにし、比較の結果、両者にあまり差がないよう
であれば、更新をしないようにしてもよい。次に、すべ
てのディジタルフィルタの処理が終了したかどうかを判
断する（ステップＳ３９）。ここで、すべてのディジタ
ルフィルタの更新が終わっていない場合は、ステップＳ
３１に戻る。すべてのディジタルフィルタの更新が終わ
ったことが確認されると、騒音源および信号処理部に再
開信号を送って消音処理作業を再開させる（ステップＳ
４０）。
れたゲインデータを取り出し（ステップＳ３３）、これ
らのデータに対し、最小２乗法などを用いてカーブフィ
ットをかけ（ステップＳ３４）、これによって連続時間
モデルを得る（ステップＳ３５）。次に、設計の際に決
めた制御周波数から得たサンプリング周期の情報を基に
連続時間モデルに対して整合ｚ変換を行う（ステップＳ
３６）。この整合ｚ変換により離散時間モデルが決めら
れ（ステップＳ３７）、離散時間モデルからディジタル
フィルタの係数を得て、更新する（ステップＳ３８）。
なお、ここで、前回のディジタルフィルタの係数と比較
するようにし、比較の結果、両者にあまり差がないよう
であれば、更新をしないようにしてもよい。次に、すべ
てのディジタルフィルタの処理が終了したかどうかを判
断する（ステップＳ３９）。ここで、すべてのディジタ
ルフィルタの更新が終わっていない場合は、ステップＳ
３１に戻る。すべてのディジタルフィルタの更新が終わ
ったことが確認されると、騒音源および信号処理部に再
開信号を送って消音処理作業を再開させる（ステップＳ
４０）。
【００９８】図１１は能動消音装置の第３の実施の形態
を示す図である。この図１１において、図２および図９
に示した要素と同じ要素については同じ符号を付してそ
の詳細な説明は省略する。図１１によれば、信号処理部
２５を再設計するための加振信号放射スピーカ３２、消
音検知マイク３８、スペクトラムアナライザ３４、周波
数応答解析器３５、および周波数応答測定用加振信号発
生器３７に加え、消音点３１の音圧を検出する消音検知
マイク３８の出力信号を入力とする消音効果監視部３９
を備えている。
を示す図である。この図１１において、図２および図９
に示した要素と同じ要素については同じ符号を付してそ
の詳細な説明は省略する。図１１によれば、信号処理部
２５を再設計するための加振信号放射スピーカ３２、消
音検知マイク３８、スペクトラムアナライザ３４、周波
数応答解析器３５、および周波数応答測定用加振信号発
生器３７に加え、消音点３１の音圧を検出する消音検知
マイク３８の出力信号を入力とする消音効果監視部３９
を備えている。
【００９９】２次音源スピーカ３０からの消音用２次音
と騒音源２１からの騒音とが干渉して、音圧が低減した
後の騒音を、消音点３１に設けられた消音検知マイク３
８によって検知する。その結果は消音効果監視部３９に
送られ、予め定められた許容値と比較される。
と騒音源２１からの騒音とが干渉して、音圧が低減した
後の騒音を、消音点３１に設けられた消音検知マイク３
８によって検知する。その結果は消音効果監視部３９に
送られ、予め定められた許容値と比較される。
【０１００】そこで、低減後の騒音量が許容値を超える
と、消音効果監視部３９は騒音源２１と信号処理部２５
とに停止信号を送り、消音動作を中断させる。そして、
周波数応答測定用加振信号発生器３７には測定開始信号
を送り、周波数応答の再測定を開始させる。まず、周波
数応答測定用加振信号発生器３７にて発生された加振信
号は騒音源近傍に設置された加振信号放射スピーカ３２
に供給され、ここからダクト２２内に加振音が放射され
る。加振音は空間伝達特性Ｇ０の影響を受けた後、消音
検知マイク３８に到達する。スペクトラムアナライザ３
４には、加振信号と消音検知マイク３８の出力信号とが
入力され、これらの信号から、Ｇ０の周波数応答が求め
られる。その結果は周波数応答解析器３５に送られ、ダ
クト伝達信号処理部２６のディジタルフィルタの係数が
決定される。決定された係数はダクト伝達信号処理部２
６に送られ、係数が更新される。
と、消音効果監視部３９は騒音源２１と信号処理部２５
とに停止信号を送り、消音動作を中断させる。そして、
周波数応答測定用加振信号発生器３７には測定開始信号
を送り、周波数応答の再測定を開始させる。まず、周波
数応答測定用加振信号発生器３７にて発生された加振信
号は騒音源近傍に設置された加振信号放射スピーカ３２
に供給され、ここからダクト２２内に加振音が放射され
る。加振音は空間伝達特性Ｇ０の影響を受けた後、消音
検知マイク３８に到達する。スペクトラムアナライザ３
４には、加振信号と消音検知マイク３８の出力信号とが
入力され、これらの信号から、Ｇ０の周波数応答が求め
られる。その結果は周波数応答解析器３５に送られ、ダ
クト伝達信号処理部２６のディジタルフィルタの係数が
決定される。決定された係数はダクト伝達信号処理部２
６に送られ、係数が更新される。
【０１０１】同様なことを入力マイク２３から消音点３
１までの合成周波数応答に対する逆フィルタ信号処理部
２７についても行う。フィルタの係数更新がすべて終了
すると、周波数応答解析器３５は、騒音源２１および信
号処理部２５に対し再開信号を送り、これにより、消音
処理が再開される。なお、周波数応答解析器３５の処理
の流れは図１０に示した流れと同じである。
１までの合成周波数応答に対する逆フィルタ信号処理部
２７についても行う。フィルタの係数更新がすべて終了
すると、周波数応答解析器３５は、騒音源２１および信
号処理部２５に対し再開信号を送り、これにより、消音
処理が再開される。なお、周波数応答解析器３５の処理
の流れは図１０に示した流れと同じである。
【０１０２】このように、消音点３１における消音の効
果をリアルタイムで監視しており、消音効果監視部３９
が消音の効果が低減してきたと判断した場合には、消音
処理を停止し、信号処理部２５の再設計を行い、信号処
理部２５のディジタルフィルタの係数を更新して、消音
処理を再開するようにしたので、環境が変化してもそれ
に応じて消音効果を維持させることができる。
果をリアルタイムで監視しており、消音効果監視部３９
が消音の効果が低減してきたと判断した場合には、消音
処理を停止し、信号処理部２５の再設計を行い、信号処
理部２５のディジタルフィルタの係数を更新して、消音
処理を再開するようにしたので、環境が変化してもそれ
に応じて消音効果を維持させることができる。
【０１０３】図１２は能動消音装置の第４の実施の形態
を示す図であり、（Ａ）はフィルタ係数推定時の構成を
示し、（Ｂ）は消音処理時の構成を示す図である。この
図１２において、図２および図９に示した要素と同じ要
素については同じ符号を付してその詳細な説明は省略す
る。図１２によれば、ディジタルフィルタの係数の推定
時には、推定用白色雑音発生器４０が騒音源２１の近傍
から推定用白色雑音を発生させ、信号処理部２５は騒音
源２１の近傍に設けられた検知マイク２３ａから推定用
白色雑音信号ｘ（ｔ）を、消音点３１に設けられた誤差
検知マイク４１から誤差信号ｅ（ｋ）をそれぞれ受けて
適応フィルタとして機能し、処理された信号を２次音源
スピーカ３０に与えるように構成される。また、消音処
理時は、信号処理部２５は固定フィルタとして機能し、
入力マイク２３ａから騒音信号を受けて処理された信号
を２次音源スピーカ３０に与えるように構成される。
を示す図であり、（Ａ）はフィルタ係数推定時の構成を
示し、（Ｂ）は消音処理時の構成を示す図である。この
図１２において、図２および図９に示した要素と同じ要
素については同じ符号を付してその詳細な説明は省略す
る。図１２によれば、ディジタルフィルタの係数の推定
時には、推定用白色雑音発生器４０が騒音源２１の近傍
から推定用白色雑音を発生させ、信号処理部２５は騒音
源２１の近傍に設けられた検知マイク２３ａから推定用
白色雑音信号ｘ（ｔ）を、消音点３１に設けられた誤差
検知マイク４１から誤差信号ｅ（ｋ）をそれぞれ受けて
適応フィルタとして機能し、処理された信号を２次音源
スピーカ３０に与えるように構成される。また、消音処
理時は、信号処理部２５は固定フィルタとして機能し、
入力マイク２３ａから騒音信号を受けて処理された信号
を２次音源スピーカ３０に与えるように構成される。
【０１０４】まず、図１２（Ａ）の構成において、騒音
源２１からの騒音発生を中断させておいた状態で、騒音
源２１の近傍に設置された推定用白色雑音信号発生器４
０から、消音すべき周波数帯域の周波数成分を持つ白色
雑音を放射する。その雑音を検知マイク２３ａによって
捉え、この信号ｘ（ｔ）と、ダクト２２内部の消音点３
１に置かれた誤差検知マイク４１において捉えられた誤
差信号ｅ（ｋ）とから、信号処理部２５は適応フィルタ
方式を用いて、消音点３１において音圧が０となるよう
な適応フィルタのフィルタ係数を推定する。推定の結
果、フィルタ係数の更新量が予め設定された閾値を下回
ると、推定用白色雑音信号発生器４０を停止し、フィル
タ係数推定を終了する。
源２１からの騒音発生を中断させておいた状態で、騒音
源２１の近傍に設置された推定用白色雑音信号発生器４
０から、消音すべき周波数帯域の周波数成分を持つ白色
雑音を放射する。その雑音を検知マイク２３ａによって
捉え、この信号ｘ（ｔ）と、ダクト２２内部の消音点３
１に置かれた誤差検知マイク４１において捉えられた誤
差信号ｅ（ｋ）とから、信号処理部２５は適応フィルタ
方式を用いて、消音点３１において音圧が０となるよう
な適応フィルタのフィルタ係数を推定する。推定の結
果、フィルタ係数の更新量が予め設定された閾値を下回
ると、推定用白色雑音信号発生器４０を停止し、フィル
タ係数推定を終了する。
【０１０５】そして、図１２（Ｂ）の構成のように、信
号処理部２５は、フィルタ係数推定の結果得られた適応
フィルタの係数を固定し、固定パラメータ方式の固定フ
ィルタを形成しておく。消音処理をする場合には、騒音
源２１からの騒音の発生を再開させ、そして、信号処理
部２５が入力マイク２３から得られた騒音信号を処理
し、処理結果を２次音源スピーカ３０からダクト２２内
へ放射する。これにより、消音点３１において、騒音と
２次音との干渉が起こり、互いに打ち消し合って消音が
達成される。
号処理部２５は、フィルタ係数推定の結果得られた適応
フィルタの係数を固定し、固定パラメータ方式の固定フ
ィルタを形成しておく。消音処理をする場合には、騒音
源２１からの騒音の発生を再開させ、そして、信号処理
部２５が入力マイク２３から得られた騒音信号を処理
し、処理結果を２次音源スピーカ３０からダクト２２内
へ放射する。これにより、消音点３１において、騒音と
２次音との干渉が起こり、互いに打ち消し合って消音が
達成される。
【０１０６】図１３は能動消音装置の複写機への適用例
を示す図である。複写機５１は、その背面部に駆動装置
５２や放熱ファン５３が取り付けられている。この場
合、これら駆動装置５２および放熱ファン５３は複写機
５１の騒音源となっている。この複写機５１には、さら
に、駆動装置５２および放熱ファン５３を包囲し、複写
機底面部に開口部を持つような背面ダクト５４が設けら
れている。そして、この背面ダクト５４内において、消
音したい騒音源の下流側に入力マイク５５が設けられ、
背面ダクト５４の開口部付近に２次音を放射する２次音
源スピーカ５６が設けられている。
を示す図である。複写機５１は、その背面部に駆動装置
５２や放熱ファン５３が取り付けられている。この場
合、これら駆動装置５２および放熱ファン５３は複写機
５１の騒音源となっている。この複写機５１には、さら
に、駆動装置５２および放熱ファン５３を包囲し、複写
機底面部に開口部を持つような背面ダクト５４が設けら
れている。そして、この背面ダクト５４内において、消
音したい騒音源の下流側に入力マイク５５が設けられ、
背面ダクト５４の開口部付近に２次音を放射する２次音
源スピーカ５６が設けられている。
【０１０７】この構成において、駆動装置５２および放
熱ファン５３から放射される騒音は入力マイク５５によ
って捉えられ、図示しない信号処理部に入力される。信
号処理部からは、入力マイク５５で捉えられた騒音波形
と同振幅・逆位相かつ位相量操作された信号が生成さ
れ、２次音源スピーカ５６を通じてダクト開口部に放射
される。これにより、ダクト開口部において、駆動装置
５２および放熱ファン５３から放射された騒音と２次音
源スピーカ５６から放射された２次音とが干渉され、騒
音の音圧が下げられる。
熱ファン５３から放射される騒音は入力マイク５５によ
って捉えられ、図示しない信号処理部に入力される。信
号処理部からは、入力マイク５５で捉えられた騒音波形
と同振幅・逆位相かつ位相量操作された信号が生成さ
れ、２次音源スピーカ５６を通じてダクト開口部に放射
される。これにより、ダクト開口部において、駆動装置
５２および放熱ファン５３から放射された騒音と２次音
源スピーカ５６から放射された２次音とが干渉され、騒
音の音圧が下げられる。
【０１０８】図１４は能動消音装置のレーザープリンタ
への適用例を示す図である。レーザープリンタ６１にお
いて、その排紙部には、紙送りローラ６２があり、その
近傍に入力マイク６３が設けられている。また、排紙部
の出口側の本体には２次音源スピーカ６４が設けられて
いる。そして、この排紙部には、これを覆うようにダク
トカバー６５が設けられている。ここで、レーザープリ
ンタ６１の排紙部では、紙送りローラ６２や紙搬送部品
と紙６６との摩擦により、白色雑音に近い騒音が発生し
ており、これが騒音源となっている。
への適用例を示す図である。レーザープリンタ６１にお
いて、その排紙部には、紙送りローラ６２があり、その
近傍に入力マイク６３が設けられている。また、排紙部
の出口側の本体には２次音源スピーカ６４が設けられて
いる。そして、この排紙部には、これを覆うようにダク
トカバー６５が設けられている。ここで、レーザープリ
ンタ６１の排紙部では、紙送りローラ６２や紙搬送部品
と紙６６との摩擦により、白色雑音に近い騒音が発生し
ており、これが騒音源となっている。
【０１０９】このような構成において、紙６６が搬送中
に発生する排紙騒音は入力マイク６３にて捉えられ、図
示しない信号処理部に入力される。信号処理部は、入力
マイク６３が捉えた排紙騒音の波形と同振幅・逆位相の
信号を生成し、２次音源スピーカ６４に与える。これに
より、２次音源スピーカ６４からダクトカバー６５によ
って形成されたダクト内に排紙騒音の波形と同振幅・逆
位相かつ位相量操作された信号が放出されることにな
り、これが紙送りローラ６２や紙搬送部品などから発生
した排紙騒音と干渉され、排紙騒音の音圧を低減させる
ことができる。
に発生する排紙騒音は入力マイク６３にて捉えられ、図
示しない信号処理部に入力される。信号処理部は、入力
マイク６３が捉えた排紙騒音の波形と同振幅・逆位相の
信号を生成し、２次音源スピーカ６４に与える。これに
より、２次音源スピーカ６４からダクトカバー６５によ
って形成されたダクト内に排紙騒音の波形と同振幅・逆
位相かつ位相量操作された信号が放出されることにな
り、これが紙送りローラ６２や紙搬送部品などから発生
した排紙騒音と干渉され、排紙騒音の音圧を低減させる
ことができる。
【０１１０】なお、以上の各実施の形態では、騒音源か
ら騒音信号を得る手段として、空気中の音波を検出する
マイクを使用したが、このマイクの他に騒音を発生させ
ている騒音源（コンプレッサ、モータなど）の振動の加
速度を測定するセンサを利用することもできる。
ら騒音信号を得る手段として、空気中の音波を検出する
マイクを使用したが、このマイクの他に騒音を発生させ
ている騒音源（コンプレッサ、モータなど）の振動の加
速度を測定するセンサを利用することもできる。
【０１１１】
【発明の効果】以上説明したように本発明では、従来一
つにまとめて処理していた信号処理手段を、不安定の原
因である逆フィルタの処理の部分と、安定な空間伝達の
処理の部分とに分割し、逆フィルタ処理の部分で不安定
の原因は応答の遅れを含んだままの形で処理を行うこと
にあるので、その遅れを除いた擬似逆フィルタの処理部
分を構成し、一方、その除いた遅れ分を空間伝達の処理
の部分で補うように構成した。これにより、全体として
信号処理手段を安定にすることができる。しかも、計算
量の大きな適応演算は行わないので、計算時間を大幅に
短縮することができ、計算時間確保のために入力マイク
と２次音源スピーカと間の距離がある程度必要であった
が、これを短縮することができるので、装置の小型化が
可能となる。したがって、専用の高速演算素子を利用す
る必要もなく、小型かつ安価なシステムで騒音を消音す
ることができるので、小型の家電製品やＯＡ機器など、
これまで大きさの制限やコストの面で能動消音装置が入
れられなかった商品にも適用可能となる。
つにまとめて処理していた信号処理手段を、不安定の原
因である逆フィルタの処理の部分と、安定な空間伝達の
処理の部分とに分割し、逆フィルタ処理の部分で不安定
の原因は応答の遅れを含んだままの形で処理を行うこと
にあるので、その遅れを除いた擬似逆フィルタの処理部
分を構成し、一方、その除いた遅れ分を空間伝達の処理
の部分で補うように構成した。これにより、全体として
信号処理手段を安定にすることができる。しかも、計算
量の大きな適応演算は行わないので、計算時間を大幅に
短縮することができ、計算時間確保のために入力マイク
と２次音源スピーカと間の距離がある程度必要であった
が、これを短縮することができるので、装置の小型化が
可能となる。したがって、専用の高速演算素子を利用す
る必要もなく、小型かつ安価なシステムで騒音を消音す
ることができるので、小型の家電製品やＯＡ機器など、
これまで大きさの制限やコストの面で能動消音装置が入
れられなかった商品にも適用可能となる。
【０１１２】また、消音制御は開いたループで制御する
ため、制御系全体の安定性も保証され、制御系外部から
の突発的な騒音や、消音対象以外の騒音が存在しても、
制御系が暴走することがない。
ため、制御系全体の安定性も保証され、制御系外部から
の突発的な騒音や、消音対象以外の騒音が存在しても、
制御系が暴走することがない。
【０１１３】また、信号処理手段内部での位相量操作に
より、信号処理フィルタの安定性が保証されるため、安
定性が保証されるが時間のかかるＦＩＲフィルタ構成を
採る必要がなく、時間のかからないＩＩＲフィルタ構成
を取ることができ、これによっても、大幅な計算時間の
短縮が見込まれる。
より、信号処理フィルタの安定性が保証されるため、安
定性が保証されるが時間のかかるＦＩＲフィルタ構成を
採る必要がなく、時間のかからないＩＩＲフィルタ構成
を取ることができ、これによっても、大幅な計算時間の
短縮が見込まれる。
【０１１４】また、装置周囲の環境変動に対しては、信
号処理手段の周波数応答設計の元になる各部の周波数応
答を再測定し、その結果から、信号処理手段の周波数応
答を再構成することで対応できる。
号処理手段の周波数応答設計の元になる各部の周波数応
答を再測定し、その結果から、信号処理手段の周波数応
答を再構成することで対応できる。
【０１１５】また、時間のかかる適応演算を消音制御と
は別に行い、消音制御中の信号処理手段の周波数応答特
性を時間に対して固定とすることでも、同様の効果を得
ることができる。
は別に行い、消音制御中の信号処理手段の周波数応答特
性を時間に対して固定とすることでも、同様の効果を得
ることができる。
【図１】本発明の原理的な構成を示す図である。
【図２】本発明の能動消音装置の実施の形態を示す図で
ある。
ある。
【図３】信号処理部の周波数応答特性決定に関する設計
処理の流れを示すフローチャートである。
処理の流れを示すフローチャートである。
【図４】補正した合成周波数応答の特性の一例を示す図
であり、（Ａ）は合成周波数応答のゲイン特性を示し、
（Ｂ）は補正された位相特性を示す図である。
であり、（Ａ）は合成周波数応答のゲイン特性を示し、
（Ｂ）は補正された位相特性を示す図である。
【図５】補正した周波数応答の特性の一例を示す図であ
り、（Ａ）は周波数応答Ｇ０のゲイン特性を示し、
（Ｂ）は補正された位相特性を示す図である。
り、（Ａ）は周波数応答Ｇ０のゲイン特性を示し、
（Ｂ）は補正された位相特性を示す図である。
【図６】ローパスフィルタの位相特性の一例を示す図で
ある。
ある。
【図７】信号処理部のディジタル処理の流れを示すフロ
ーチャートである。
ーチャートである。
【図８】逆フィルタ信号処理部の特性の一例を示す図で
あり、（Ａ）はそのゲイン特性を示し、（Ｂ）は位相特
性を示す図である。
あり、（Ａ）はそのゲイン特性を示し、（Ｂ）は位相特
性を示す図である。
【図９】能動消音装置の第２の実施の形態を示す図であ
る。
る。
【図１０】周波数応答解析器の処理の流れを示すフロー
チャートである。
チャートである。
【図１１】能動消音装置の第３の実施の形態を示す図で
ある。
ある。
【図１２】能動消音装置の第４の実施の形態を示す図で
あり、（Ａ）はフィルタ係数推定時の構成を示し、
（Ｂ）は消音処理時の構成を示す図である。
あり、（Ａ）はフィルタ係数推定時の構成を示し、
（Ｂ）は消音処理時の構成を示す図である。
【図１３】能動消音装置の複写機への適用例を示す図で
ある。
ある。
【図１４】能動消音装置のレーザープリンタへの適用例
を示す図である。
を示す図である。
【図１５】従来の消音装置の基本構成の一例を示す図で
ある。
ある。
【図１６】従来の消音装置の別の基本構成の例を示す図
である。
である。
１１ 騒音源 １２ ダクト １３ 騒音入力手段 １４ 信号処理手段 １５ ２次音源スピーカ １６ 擬似空間伝達信号処理手段 １７ 擬似逆フィルタ信号処理手段
Claims (7)
- 【請求項１】 騒音源から発生する騒音から騒音信号を
得る騒音入力手段と、前記騒音入力手段により得られた
騒音信号を前記騒音源から伝搬してくる騒音波形と同振
幅かつ逆位相の波形の信号に変換する信号処理手段と、
前記信号処理手段により変換された信号を音波として放
出する２次音源スピーカとを有し、あらかじめ設定され
た消音点にて、騒音源からの騒音と、前記２次音源スピ
ーカから放出される音波とを干渉させる能動消音装置に
おいて、 前記信号処理手段は、 前記騒音入力手段により得られた騒音信号を、前記騒音
源から前記消音点までの音波の周波数応答特性と同じ振
幅特性であり、かつその周波数応答特性に対して所定量
進めた位相特性を持つ信号に変換する擬似空間伝達信号
処理手段と、 前記擬似空間伝達信号処理手段により変換された信号
を、前記騒音入力手段、前記２次音源スピーカ、および
前記２次音源スピーカから前記消音点までの空間を経
て、前記消音点に至るまでの周波数応答特性と逆数の関
係にある振幅特性であり、かつその周波数応答特性に対
して正負反転した位相から所定量遅らせた位相特性であ
る信号に変換する擬似逆フィルタ信号処理手段と、 を具備することを特徴とする能動消音装置。 - 【請求項２】 前記擬似逆フィルタ信号処理手段の位相
特性が、前記信号処理手段のゲイン特性に対して最小位
相推移系であることを特徴とする請求項１記載の能動消
音装置。 - 【請求項３】 前記消音点は前記騒音入力手段を基点と
すると前記２次音源スピーカの位置より遠方にあり、 前記擬似空間伝達信号処理手段内の位相特性を進める所
定量は前記擬似逆フィルタ信号処理手段内の位相特性を
遅らせた時間と同じ時間であり、 前記擬似逆フィルタ信号処理手段内の位相特性を遅らせ
る所定量は前記騒音入力手段、前記２次音源スピーカ、
および前記２次音源スピーカから前記消音点までの空間
を経て、前記消音点に至るまでの周波数応答特性の最小
位相と実際の位相との位相差に応じて定める、 ことを特徴とする請求項２記載の能動消音装置。 - 【請求項４】 前記消音点は、前記騒音入力手段を基点
とすると前記２次音源スピーカの位置より遠方にあり、 前記擬似空間伝達信号処理手段内の位相特性を進める所
定量は前記騒音源から前記消音点までの音波の周波数応
答特性の最小位相と実際の位相との位相差に応じて定
め、 前記擬似逆フィルタ信号処理手段内の位相特性を遅らせ
る所定量は前記騒音入力手段、前記２次音源スピーカ、
および前記２次音源スピーカから前記消音点までの空間
を経て、前記消音点に至るまでの周波数応答特性の最小
位相と実際の位相との位相差に応じて定める、 ことを特徴とする請求項２記載の能動消音装置。 - 【請求項５】 さらに、 前記騒音源から前記消音点までの周波数応答、前記騒音
入力手段の周波数応答、前記２次音源スピーカの周波数
応答、その２次音源スピーカから前記消音点までの周波
数応答を測定する測定手段と、 前記測定手段により測定された結果に応じて、前記擬似
空間伝達信号処理手段および前記擬似逆フィルタ信号処
理手段の周波数応答を所定時間ごとに更新する再設定手
段と、 を具備することを特徴とする請求項１または請求項２記
載の能動消音装置。 - 【請求項６】 さらに、 前記消音点における騒音源からの騒音と前記２次音源ス
ピーカからの音波の合成音とを検知する消音検知手段
と、 前記消音検知手段により検知された合成音とあらかじめ
設定された許容値とを比較する消音効果監視手段と、 前記消音効果監視手段により比較された合成音が許容値
を越えた場合に、前記騒音源から前記消音点までの周波
数応答、前記騒音検知手段の周波数応答、前記２次音源
スピーカの周波数応答、そして前記２次音源スピーカか
ら前記消音点までの周波数応答を測定する測定手段と、 前記測定手段により測定された結果に応じて、前記擬似
空間伝達信号処理手段および前記擬似逆フィルタ信号処
理手段の周波数応答特性を変更する変更手段と、 を具備することを特徴とする請求項１または請求項２記
載の能動消音装置。 - 【請求項７】 騒音源から発生する騒音から騒音信号を
得る騒音入力手段と、 前記騒音入力手段により得られた騒音信号を、前記騒音
源から伝搬してくる騒音波形と同振幅かつ逆位相になる
ように変換し、入出力伝達特性が消音制御中は時間に対
して固定である信号処理手段と、 前記信号処理手段の出力信号を音波として放射する２次
音源スピーカと、 を具備し、あらかじめ設定された消音点において、騒音
源からの騒音と２次音源スピーカからの音波とを干渉さ
せることを特徴とする能動消音装置。
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