WO2006051602A1

WO2006051602A1 - 騒音低減装置

Info

Publication number: WO2006051602A1
Application number: PCT/JP2004/016862
Authority: WO
Inventors: Tatsumi Nakajima
Original assignee: Takenaka Corporation
Priority date: 2004-11-12
Filing date: 2004-11-12
Publication date: 2006-05-18
Also published as: US20090041258A1

Abstract

　複数の方向から伝搬する騒音の直接音または回折音を、効率よく低減する。　１つのスピーカユニットに対して３つのマイクロホン（１８k-1 、１８k 、１８k+1）を配置して各マイクロホンで騒音を検出し、２つのマイクロホン（１８k-1 、１８k+1）から出力された信号を複数回遅延して遅延信号を生成し、残りのマイクロホン（１８k）からの出力信号、及び２つの遅延信号を加算してスピーカユニットのスピーカの各々に入力し、スピーカユニットから３方向（L、Ｃ、R）に制御音を出力して、各方向から伝搬する騒音の直接音または回折音を低減する。

Description

騒音低減装置

技術分野

[0001] 本発明は、騒音低減装置に係り、特に、移動体が移動する際に発生した騒音、例えば、車両が高速道路を走行する際に発生した騒音を防音壁の外側で低減する騒音低減装置に関する。

背景技術

[0002] 従来より、遮音壁の上端に遮音壁の上端に沿ってスピーカユニットを配置し、スピ一力から逆位相の音波を放射して遮音壁力回折した騒音の回折音を抑制するシステムが知られている。

[0003] また、制御音を用いて騒音を制御する際に、複数のスピーカを配列して構成したスピー力ユニットからなる線状配列音源を防音壁の上辺に沿って配列し、陽解法により演算したフィルタ係数とマイクロホンで検出した騒音の音響信号とを用いて、騒音の回折音と逆位相の制御音を放音して制御点における騒音を低減する騒音低減装置が知られている。

[0004] さらに、連続配置されている防音壁の内部を通過する音源からの防音壁回折音を、線状配列音源を用いて能動制御して低減する実用的な方法として、三菱重工社製 A SEシステムが知られて、る。 ASEシシテムは制御点を防音壁の頂点に想定した局所制御であり、 ASEシステム単体が独立して機能するため、 ASEシステム単体を連続配置すれば制御エリアを広げることができ、互、の制御音の干渉の問題も生じない。

[0005] し力しながら、上記従来の技術では、スピーカを直線状に配列したスピーカユニット力もなる線状配列音源等を用い、各スピーカから同時に制御音を放音しているため、スピーカユニットから放音される制御音は、一方向にだけ音圧レベルが強く放音される。このため、高速道路を走行する車両による騒音等のように、騒音源が移動する場合には、騒音を低減する制御点に対して各種の方向から騒音が伝搬するため、効率よく騒音を低減することが困難であった。特許文献 1：特開平 9— 54593号公報

特許文献 2 :WO03Z〇30147 A1

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0006] 解決しょうとする問題点は、複数の方向から伝搬される騒音を効率よく低減することができない点である。

課題を解決するための手段

[0007] 第 1の発明は、放音方向が所定方向を向くように配列された複数個のスピーカを備えたスピーカユニットと、前記スピーカユニットに対応するように配置されると共に、騒音を集音し、集音した騒音に対応する第 1の音響信号を出力する第 1のマイクロホンと、前記第 1のマイクロホンの配置位置力前記スピーカの配列方向に離れた位置に配置されると共に、騒音を集音し、集音した騒音に対応する第 2の音響信号を出力する第 2のマイクロホンと、前記第 1の音響信号に基づいて、前記第 1のマイクロホンが集音した騒音の直接音または回折音を低減する制御音を放音するための第 1の制御信号を出力する第 1の制御信号出力手段と、前記第 2の音響信号に基づいて、前記第 2のマイクロホンが集音した騒音の直接音または回折音を低減する制御音を放音するための信号であって、各々が予め定められた時間ずつ遅延された複数の第 2 の制御信号を出力する第 2の制御信号出力手段と、前記第 1の制御信号が前記スピ一力の各々に同時に入力され、かつ前記スピーカユニットの一端側のスピーカ力も他端側のスピーカに向力つて遅延時間が徐々に長くなるように前記第 2の制御信号の各々が前記スピーカの各々に入力されるように制御する制御手段と、を含んで構成されている。

[0008] 第 2の発明は、放音方向が所定方向を向くように配列された複数個のスピーカを備えたスピーカユニットと、前記スピーカユニットに対応するように配置されると共に、騒音を集音し、集音した騒音に対応する第 1の音響信号を出力する第 1のマイクロホンと、前記第 1のマイクロホンの配置位置力前記スピーカの配列方向に離れた位置に配置されると共に、騒音を集音し、集音した騒音に対応する第 2の音響信号を出力する第 2のマイクロホンと、前記第 1のマイクロホンの配置位置力前記スピーカの配列方向に前記第 2のマイクロホンに対して逆方向に離れた位置に配置されると共に、騒音を集音し、集音した騒音に対応する第 3の音響信号を出力する第 3のマイクロホンと、前記第 1の音響信号に基づいて、前記第 1のマイクロホンが集音した騒音の直接音または回折音を低減する制御音を放音するための第 1の制御信号を出力する第 1の制御信号出力手段と、前記第 2の音響信号に基づいて、前記第 2のマイクロホンが集音した騒音の直接音または回折音を低減する制御音を放音するための信号であって、各々が予め定められた時間ずつ遅延された複数の第 2の制御信号を出力する第 2の制御信号出力手段と、前記第 3の音響信号に基づいて、前記第 3のマイク口ホンが集音した騒音の直接音または回折音を低減する制御音を放音するための信号であって、各々が予め定められた時間ずつ遅延された複数の第 3の制御信号を出力する第 3の制御信号出力手段と、前記第 1の制御信号が前記スピーカの各々に同時に入力され、前記スピーカユニットの一端側のスピーカから他端側のスピーカに向力つて遅延時間が徐々に長くなるように前記第 2の制御信号の各々が前記スピ一力の各々に入力され、かつ前記スピーカユニットの一端側のスピーカから他端側のスピーカに向力つて遅延時間が徐々に短くなるように前記第 3の制御信号の各々が前記スピーカの各々に入力されるように制御する制御手段と、を含んで構成されている。

第 3の発明は、放音方向が所定方向を向くように配列された複数個のスピーカを備え、かつ隣接して配列された複数のスピーカユニットと、前記スピーカユニットの各々に対応するように配置されると共に、騒音を集音し、集音した騒音に対応する音響信号を出力する複数のマイクロホンと、前記スピーカユニットの各々に対応して設けられると共に、該対応したスピーカユニットに対応する第 1の対応マイクロホンから出力された音響信号に基づいて、該第 1の対応マイクロホンが集音した騒音の直接音または回折音を低減する制御音を放音するための第 1の制御信号を出力する第 1の制御信号出力手段と、前記スピーカユニットの各々に対応して設けられると共に、該対応したスピーカユニットに隣接する一方のスピーカユニットに対応する第 2の対応マイク口ホンから出力された音響信号に基づいて、該第 2の対応マイクロホンが集音した騒音の直接音または回折音を低減する制御音を放音するための第 2の制御信号を出力する第 2の制御信号出力手段と、前記スピーカユニットの各々に対応して設けられると共に、該対応したスピーカユニットに隣接する他方のスピーカユニットに対応する第 3の対応マイクロホン力も出力された音響信号に基づいて、該第 3の対応マイクロホンが集音した騒音の直接音または回折音を低減する制御音を放音するための第 3 の制御信号を出力する第 3の制御信号出力手段と、前記スピーカユニットの各々に信号を入力するように設けられると共に、該信号を入力するスピーカユニットのスピー力の各々に前記第 1の制御信号が同時に入力され、該信号を入力するスピーカュニットの一端側のスピーカから他端側のスピーカに向力つて遅延時間が徐々に長くなるように前記第 2の制御信号の各々が該信号を入力するスピーカユニットのスピーカの各々に入力され、かつ該信号を入力するスピーカユニットの一端側のスピーカから他端側のスピーカに向力つて遅延時間が徐々に短くなるように前記第 3の制御信号の各々が該信号を入力するスピーカユニットのスピーカの各々に入力されるように制御する制御手段と、を含んで構成されている。

[0010] すなわち、本発明は、スピーカユニットの各スピーカから同時に放音される制御音と、各スピーカから予め定められた時間ずつ遅延されて放音される制御音との少なくとも 2種類の制御音、すなわち伝搬方向が異なる複数の制御音を放音することを最も主要な特徴とする。

発明の効果

[0011] 本発明の騒音低減装置は、スピーカユニットから複数方向に制御音が放音されるため、複数の方向力騒音が伝搬しても、効率よく騒音を低減することができるという利点を有する。

図面の簡単な説明

[0012] [図 1]騒音低減装置を防音壁に取り付けた状態を示す側面図である。（実施例 1) [図 2]騒音低減装置を防音壁に取り付けた状態を示す平面図である。（実施例 1) [図 3]1つのマイクロホンより出力された信号力生成された制御信号が入力されるスピー力ユニットを示す説明図である。（実施例 1)

[図 4]制御回路の詳細を示す回路図である。（実施例 1)

[図 5]制御点に伝搬する騒音の回折音の経路を示す説明図である。 [図 6]制御点における騒音の音圧レベルの時間経過を示す説明図である。

[図 7]騒音低減装置のフィルタ部分を示すブロック図である。（実施例 2)

[図 8]騒音低減装置のフィルタ部分を示すブロック図である。（実施例 3)

[図 9] (1)一 (5)は、スピーカユニット及びマイクロホンの配置位置を示す変形例である。

発明を実施するための最良の形態

[0013] 以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。

実施例 1

[0014] 本実施例は、高速道路の防音壁から回折して防音壁の外側に伝搬する騒音の回折音を防音壁の外側に設置する制御音源 (2次音源)で低減する場合に本発明を適用したものである。

[0015] 図 1に示すように、高速道路の防音壁 10の上辺には、防音壁 10の上辺に沿って、遮音板 12が水平に連続して取り付けられている。遮音板 12はセンサ ·マイクロホンと制御音源（2次音源）との間で発生するハウリングを防止するための一助である。ハウリング防止回路を挿入して、ハウリングの発生を抑制することで、遮音板 12は必ずしも必要ではない。遮音板 12の上面の防音壁より外側の縁近傍には、図 2に示すように、複数のスピーカユニット 14、 14、 14、 · · · 14 、 14、 14 、 · · · 14 (k、 nは

1 2 3 k-1 k k+1 n 自然数で k<n)が取り付けられ、各スピーカユニットが、隣接して連続するように配置されている。各スピーカユニットは、所定間隔隔てて配置してもよぐ接触させて配置してちよい。

[0016] 図 3に示すように、各スピーカユニットは、放音方向が同一方向を向くように配列された複数のスピーカ 16

1、16

2、16

3、 · ' · 16を直線状に配列して構成されている。こ m

の複数のスピーカにより線状音源が構成される。本実施例の複数のスピーカ各々から放音される 1つの制御音の放音方向 (後述する符号 cを付した矢印方向）は、防音壁の正面力入射して回折する騒音の回折音の伝搬方向、すなわちスピーカの配列方向と直交する方向で、かつ斜め下向きの方向である（図 1参照)。

[0017] 本実施例の場合、スピーカユニットが直線状に配列されているため、スピーカュ-ットの上記放音方向はいずれも同一方向である。なお、各スピーカユニットは、防音壁に沿って配列されるため、防音壁が湾曲している場合には、スピーカユニットの上記放音方向は異なることになる。

[0018] 遮音板 12の下面の防音壁より内側の縁近傍には、図 1及び図 2に示すように、防音壁の内側で発生して伝搬された騒音を集音し、集音した騒音に対応する音響信号を出力するセンサ'マイクロホンとしての複数のマイクロホン 18 、 18 、 18 、 · ' · 18

1 2 3 k-1

、 18 、 18 、 . · · 18力スピーカユニットの各々に対応するように設けられている。

k k+1 n

各マイクロホンが対応する位置は、スピーカユニットの中心部が好ましい。これらのマイク口ホンとしては、超指向性マイクロホンを使用するのが好ましい。

[0019] また、複数のスピーカユニットの各々に対応するように、マイクロホンで集音した騒音の防音壁による回折音を低減する制御音をスピーカユニットから放音させるための制御信号を出力する複数の制御回路 20 、 20 、 20 、 · · · 20 、 20 、 20 、 · · · 2

1 2 3 k-1 k k+1

O_nが配置されている。これらの制御回路は、 DSPで構成することができる。制御回路各々の入力端には、マイクロホンの各々が接続され、制御回路各々の出力端には、スピーカユニットの各々の各マイクロホンが接続されている。また、制御回路の各々は、図 4に示すように信号を入出力するように接続されてヽる。

[0020] なお、図 1には、 k番目のマイクロホン、スピーカユニット、及び制御回路を示した。

[0021] 次に制御回路の各々について図 4を参照して詳細に説明する。制御回路の各々は同一構成であるので、 k番目の制御回路 20について説明し、他の制御回路の構成 k

の説明は省略する。なお、図 4では、制御回路 20に隣接する制御回路の構成は k 一部分省略して図示されているが、制御回路 20と同一の構成である。図に示すように k

、制御回路 20には、アナログ信号をデジタル信号に変換する 3つのアナログデジタ k

ル変翻 (AZD変翻） 30 、30 、30 が設けられている。アナログデジタル変 k Ck Lk

^ o の入力端には、マイクロホン

k isの出力端が接続されている。

C k

[0022] アナログデジタル変換器 30 の出力端には、アナログデジタル変換器 30 力入

Ck Ck 力されたデジタル信号と予め定められたフィルタ係数 W 、 Wc、 Wのいずれかとを

R し

用いてデジタルフィルタリング処理を行い、アナログデジタル変^^ 30 から入力さ

Ck

れたデジタル信号に対して逆位相の制御信号を各々出力する逆フィルタ 32 、 32

R C

、 32 が接続されている。本実施例では、フィルタ係数 W 、 W 、 Wとして、各々値

L R C L が等しヽ係数が設定されてヽるが、異なる値を設定するようにしてもょヽ。

[0023] フィルタ係数 W 、 W 、 Wは、予め騒音を測定し、測定した騒音に対して逆位相の

R C L

制御音を放音するための制御信号を生成するフィルタ係数を演算して求めてもよぐ制御点にマイクロホンを配置して制御点に騒音の回折音が伝搬されて、る状態でスピー力の各々力も制御音を放音し、制御点に配置したマイクロホンの出力が最小になるように逆フィルタのフィルタ係数を調整し、マイクロホンの出力が最小になったときのフィルタ係数を逆フィルタに設定するようにしてもよ!、。 V、ずれの方法によってフィルタ係数を設定した場合においても騒音の回折音を低減する制御音を放音するための制御信号が生成される。

[0024] 逆フィルタ 32cの出力端は、スピーカユニットのスピーカの数 mと同数設けられた 3 入力 1出力の加算器 34 、 34 、34 、 · ' · 34の入力端に接続されている。この加算

1 2 3 m

器の各々は、入力された 3つの信号を加算して出力する。

[0025] 加算器 34 、 34 、 34 、 · ' · 34の各々の出力端は、デジタル信号をアナログ信号

1 2 3 m

に変換するデジタルアナログ変翻 (DZA変翻） 36 、36 、 36 、 · ' · 36 、及び

1 2 3 m 入力された信号を増幅するアンプ 38 、 38 、 38 、 · ' · 38を介してスピーカユニット

1 2 3 m

14のスピーカ 16 、 16 、 16 、 · ' · 16の各々に接続されている。

k 1 2 3 m

[0026] 逆フィルタ 32の出力端は、デジタルアナログ変 46を介して、スピーカユニットし k

14に隣接する一方のスピーカユニット 14 力も L方向に制御音を放出するように、 k k-1

スピーカユニット 14 に対応する制御回路 20 のアナログデジタル変換器 (AZD k-1 k-1

変換器） 30 を介して、 L方向に制御音を放出するために必要となる遅延時間 Δ

L(k-1) 1

、 Δ 、 Δ 、 · · · Δ 遅延させる遅延回路を経て制御回路 20 の加算器 34 、 34 、 3 k-1

4 、 · ' · 34の各々に接続されている。

[0027] また、逆フィルタ 32の出力端は、デジタルアナログ変 44を介して、スピーカュ

R k

ニット 14に隣接する他方のスピーカユニット 14 から R方向に制御音を放出するよう k k+1

に、スピーカユニット 14 に対応する制御回路 20 のアナログデジタル変換器 (AZ k+1 k+1

D変換器） 30 を介して、 R方向に制御音を放出するために必要となる遅延時間 Δ

(k+1)

、 Δ 、 Δ 、 · · · Δ 遅延させる遅延回路を経て制御回路 20 の加算器 34 、 34 、 k+1

34 、 · ' · 34の各々に接続されている。 [0028] なお、各制御回路のデジタルアナログ変換器 44、 46及びアナログデジタル変換 k k

器 (AZD変換器） 30 、30 は、制御回路 20 、制御回路 20、制御回路 20 等の

Lk k k-1 k k+1 連続して配置する制御回路のデジタル信号処理の動作を、同一のマスター 'クロックで動作させる場合は、不要である。この場合各制御回路は、デジタルアナログ変翻及びアナログデジタル変^^を介さずに直接接続される。

[0029] 従って、図 4は、制御回路 20 、制御回路 20、制御回路 20 等の連続して配置し k-1 k k+1

た制御回路の全て力それぞれ独立したマスター 'クロックを持っている場合の例である。

[0030] アナログデジタル変^^ 30 の出力端は、スピーカユニットのスピーカの数 mと同

Rk

数設けられ、かつ入力された信号を各々 Δ 、 Δ 、 Δ 、 · · · Δ 時間ずつ遅延させて

1 2 3 m

出力する遅延素子 40 、40 、40 、 · ' ·40を備えた遅延回路の遅延素子の各々に

1 2 3 m

接続されている。遅延素子の遅延時間 Δ 、 Δ 、 Δ 、… Δ は、例えば、 0、 τ、 2

1 2 3 m

τ、 · · · (m-1) てに設定することができる。

[0031] アナログデジタル変^^ 30 の出力端は、スピーカユニットのスピーカの数 mと同

Lk

数設けられ、かつ入力された信号を各々 Δ 、

1 Δ 、、

2 Δ 3 · · · Δ m時間ずつ遅延させる遅延素子 42 、42 、42 、 · ' ·42を備えた遅延回路の遅延素子の各々に接続され

1 2 3 m

ている。遅延素子の遅延時間 Δ 、 Δ 、 Δ 、 * · · Δ は、上記の遅延回路の遅延素

1 2 3 m

子の遅延時間と同様の遅延時間、例えば、 0、 τ、 2 τ、 · · · (m-1) てが設定されている。

[0032] 遅延素子 40 、40 、40 、 · · ·40の各々は、加算器 34 、34 、34 、 · · · 34の各

1 2 3 m 1 2 3 m 々の入力端に接続されている。これにより、加算回路、デジタルアナログ変^^、及びアンプを介して、スピーカユニットの一端側のスピーカ力他端側のスピーカに向かって最小遅延時間の信号から最大遅延時間の信号まで遅延時間が徐々に長くなるように各スピーカに遅延制御信号が順に入力される。

[0033] また、遅延素子 42 、 42 、 42 、 · · ·42の各々は、遅延素子 40 、40 、40 、 · · ·

1 2 3 m 1 2 3

40と加算器との接続とは逆に、加算器 34 、 34 、 34 、 · · · 34の各々の入力端 m m m~l m— 2 1

に接続されている。すなわち、遅延素子 42 、42 、42 、 · ' ·42の各々は、遅延素

1 2 3 m

子 40 、40 、40 、 · ' ·40力出力された最小遅延時間の遅延制御信号が入力さ

1 2 3 m れた加算器に最大遅延時間の制御信号が入力され、かつ遅延素子 40 、 40 、 40

1 2 3

、•••40力出力された最大遅延時間の遅延制御信号が入力された加算器に最小 m

遅延時間の制御信号が入力されるように接続されてヽる。

[0034] これにより、加算回路、デジタルアナログ変換器、及びアンプを介して、スピーカュニットの一端側のスピーカから他端側のスピーカに向力つて最大遅延時間の信号から最小遅延時間の信号まで遅延時間が徐々に短くなるように各スピーカに遅延制御信号が順に入力される。

[0035] 各制御回路が上記のように構成されている結果、図 3に示すように、 1つのマイクロホン 18力も出力された音響信号は、制御回路 20を介して、スピーカユニット 14に k k k 入力されると共に、制御回路 20、及びスピーカユニット 14に隣接する一方のスピー k k

力ユニット 14 に対応する制御回路 20 を介してスピーカユニット 14 に入力され、 k-1 k-1 k-1

また制御回路 20、及びスピーカユニット 14に隣接する他方のスピーカユニット 14 k k k+1 に対応する制御回路 20 を介してスピーカユニット 14 に入力される。

k+1 k+1

[0036] 次に本実施例の動作について説明する。図 5に示すように、騒音を低減する制御点を Pとすると、高速道路を走行する車両によって放音された騒音は、一部分は防音壁によって遮断されるが、他の一部分は防音壁の上辺側で回折され、騒音の回折音が正面及び左右の各方向から制御点 Pに伝搬される

高速道路を走行する車両によって発生した騒音は、マイクロホンの各々によって集音され、マイクロホンの各々から集音した騒音に対応する音響信号が出力され、マイクロホンに接続されたアナログデジタル変^^の各々によりデジタル信号に変換され、逆フィルタの各々に入力される。逆フィルタの各々では、入力されたデジタル信号と予め設定されたフィルタ係数とを用いたデジタルフィルタリング処理により、アナログデジタル変カゝら入力されたデジタル信号に対して逆位相となる制御信号が生成されて出力される。

[0037] 次に、図 4における各制御回路の動作を制御回路 20を代表して説明する。制御回 k

路 20では、逆フィルタ 32力も出力された制御信号力加算器 34 、 34 、 34 、 · · · k C 1 2 3

34の各々に同時に入力され、デジタルアナログ変換器 36 、 36 、 36 、 · ' · 36の m 1 2 3 m 各々でアナログ信号に変換され、アンプ 38 、38 、38 、 · ' · 38の各々を介してスピ一力ユニット 14のスピーカの各々に同時に入力される。これにより、スピーカユニット k

からスピーカユニットのスピーカの配列方向と直交する方向でかつ斜め下向き方向（符号 cを付した矢印方向）に制御音が放音され、符号 cを付した矢印方向に伝搬する騒音の回折音が制御点において低減される。なお、このときの制御音の合成波面は、スピーカユニットのスピーカの配列方向と平行になる。

[0038] また、制御回路 20 の逆フィルタ 32力も出力された制御信号力デジタルアナ口 k-1 R

グ変換器 44 、及び制御回路 20のアナログデジタル変換器 30 を介して遅延回路 k-1 k k

に入力され、遅延回路の各遅延素子により遅延時間 Δ 、 Δ 、 Δ 、 ·'·Δ ずつ遅

1 2 3 m 延されて、加算器 34、34、34、

1 2 3 · · ·34の各々に入力される。このとき、遅延され m

た制御信号 (遅延制御信号)の各々は、遅延時間が短い順に加算器 34、 34、 34

1 2 3

、•••34の各々に入力される。加算器 34、 34、 34、 · · ·34力出力された遅延 m 1 2 3 m

制御信号は、デジタルアナログ変換器 36、

1 36、

2 36、

3 ·'·36の各々でアナログ信 m

号に変換され、アンプ 38、

1 38、

2 38、

3 ·'·38の各々を介してスピーカユニット m 14 k のスピーカの各々に入力される。これにより、スピーカユニットの各スピーカには、スピ一力ユニットの一端のスピーカ力も他端のスピーカに向力つて、遅延時間が徐々に長くなるように遅延制御信号の各々が順に入力される。これにより、各スピーカから放音された制御音が合成されて、スピーカユニットのスピーカの配列方向に対して以下の式で表される角度 Θ傾斜した方向に合成波面が形成され、制御音が符号 Rを付した矢印方向に放音される。これにより、角度 Θ傾斜した仮想音源 A (図 3参照)から制御音が放音されたのと等価になるため、符号 Rを付した矢印方向に伝搬する騒音の回折音が制御点にぉ、て低減される。

[0039] [数 1]

Θ = s i η"¹ { (Δ„- Δ ,) c/D} . . . ( 1 )

[0040] ただし、 cは制御音の音速、 Dはスピーカユニットのスピーカ配列方向の長さであり、

Θはスピーカ配列方向を基準にして右回りに正とする。

[0041] また、制御回路 20 の逆フィルタ 32力出力された制御信号力デジタルアナ口 k+1 L

グ変換器 46 、及び制御回路 20のアナログデジタル変換器て遅延回路 k+1 k 30 を介し

Lk

に入力され、遅延回路の各遅延素子により遅延時間 Δ 、 Δ 、 Δ 、 ·'·Δ ずつ遅延されて、加算器 34、34、34、 · · · 34の各々に入力される。このとき、遅延制御

1 2 3 m

信号の各々は、上記とは逆に、遅延時間が長い順に加算器 34、 34、 34、 · ' · 34

1 2 3 の各々に入力される。加算器 34、 34、 34、 · ' · 34から出力された遅延制御信 m 1 2 3 m

号は、デジタルアナログ変換器 36、36、36 、 · ' · 36 の各々でアナログ信号に変

1 2 3 m

換され、アンプ 38、38 、38、 · ' · 38の各々を介してスピーカユニット 14のスピー

1 2 3 m k 力の各々に入力される。これにより、スピーカユニットの各スピーカには、スピーカュ- ットの一端のスピーカ力も他端のスピーカに向かって、遅延時間が徐々に短くなる遅延制御信号が順に入力される。これにより、各スピーカから放音された制御音が合成されて、スピーカユニットのスピーカの配列方向に対して角度（ π— 0 )傾斜した方向に合成波面が形成され、制御音が符号 Lを付した矢印方向に放音される。これにより、角度（π— θ )傾斜した仮想音源 Β (図 3参照)から制御音が放音されたのと等価になるため、符号 Lを付した矢印方向に伝搬する騒音の回折音が制御点において低減される。

[0042] 図 3においてマイクロホン 18力もスピーカユニット 14までの距離を dl、スピーカュ k k

ニット 14 で形成される仮想音源 A、及びスピーカユニット 14 で形成される仮想音 k+1 k-1

源 Bまでの距離を d2とし、制御回路の処理時間を各々 T (仮想音源を形成するのにアナログデジタル変換器とデジタルアナログ変換器を余分に通過するが処理時間は略等しいとする）と、 dl < d2であるので、以下の式を満足するように制御回路の処理時間を定めるのが好まし、。

[0043] [数 2]

d 1/ c > Τ ■ · ■ ( 2 )

[0044] 以上説明したように、各スピーカユニットの各々力符号 Rを付した矢印方向、符号 Cを付した矢印方向、及び符号 Lを付した矢印方向に制御音が放音されるため、制御点に対して正面及び左右の方向から伝搬する騒音の回折音が低減される。

[0045] 次に、本実施例の騒音を低減することができる制御区間の長さについて説明する。

図 5に示すように、高速道路を矢印方向に走行する車両によって Α点一 D点力発生し、かつ車両の走行と共に移動する騒音は、防音壁で回折されて制御点に対して正面及び左右の各方向から制御点 Pに伝搬される。このため、制御点に最も近い C 点からの騒音レベルが最も高く、制御点力遠、A点及び D点力の騒音レベルが最も低くなる。制御点 Pに対して所定音圧レベル (例えば、 70dB)以上の騒音レベル、すなわち A点一 D点から発生する騒音レベルの全てを低減する場合を考えると、所定音圧レベル以上の騒音レベルが «I続する時間は、制御点における騒音の音圧レベルの時間経過の例を示す図 6から T [秒]になるため、車両の走行速度を V[kmZ h]とすると、制御点 Pに対する騒音を低減することができる制御区間の長さ L[m]は以下のようになる。

[0046] [数 3]

L = V - T/ ( 1 0 0 0 - 6 0 - 6 0 ) · · · ( 3 ) 実施例 2

[0047] 次に本発明の第 2の実施例を図 7を参照して説明する。本実施例は、外気温を検出する外気温センサ 50を配置すると共に、各制御回路に係数補正器 52を設け、係数補正器 52にお、て外気温に応じてフィルタ係数の各々を補正するようにしたものである。係数補正器 52の各々には、外気温に応じてフィルタ係数を補正する補正係数が予め記憶されており、係数補正器 52は、検出された外気温に応じた補正係数を読み出し、逆フィルタのフィルタ係数を補正する。

[0048] これによつて、外気温によって音速が変化した場合においても、効率良く騒音の回折音を低減することができる。

[0049] 外気温センサは、制御回路の各々に対応して設けても良ぐ複数の制御回路を 1つのグループとして各グループ毎に配置してもよく、 1つの騒音低減装置に対して 1つ設けるようにしてもよい。

実施例 3

[0050] 第 3の実施例は、図 8に示すように、逆フィルタ 32 適応型フィルタ

R、32

C、32として

L

を用い、制御点 Pにおける制御音と騒音の回折音との差信号を検出するマイクロホン 54を配置し、係数補正器 56によって差信号が小さくなるように適応型フィルタのフィルタ係数を補正するものである。

[0051] これにより、環境が変化した場合においても制御音と騒音の回折音との差信号が小さくなるように制御することができるので、効率良く騒音の回折音を低減することができる。

[0052] 上記各実施例では、騒音の回折音を低減する場合について説明したが、本発明は騒音が回折されないで制御点に直接伝搬する直接音を低減する場合にも適用することができる。この場合には、騒音の直接音が伝搬する方向、または騒音の直接音と交差する方向に制御音を放音する。また、上記では、制御音を 3方向に放音する場合について説明したが、制御音を 2方向に放音するようにしてもよぐスピーカユニットを複数個設ける場合について説明したが、騒音を低減する領域が狭い場合には、 1 つのスピーカユニットと複数のマイクロホンとを設けるようにしてもよ、。

[0053] 次に、スピーカユニット及びマイクロホンの取り付け位置の変形例について説明する。上記では、防音壁の上辺に水平に取り付けた遮音板の上面の外側の縁近傍にスピー力ユニットを取り付け、マイクロホンを遮音板の下面に取り付けた例について説明したが、スピーカユニット及びマイクロホンは、以下で説明するように取り付けるようにしてもよい。なお、以下では 1つのスピーカユニット及びこのスピーカユニットに対応するマイクロホンにっ、て説明するが、他のスピーカユニット及びマイクロホンにつ!ヽても同様であるので、説明を省略する。

[0054] 図 9 (1)の変形例は、遮音板 12を防音壁 10の上辺側の内側壁面に水平に取り付け、スピーカユニット 14を遮音板 12の上面の略中央部に取り付けると共に、マイクロ

k

ホン 18をスピーカユニットの下側で防音壁から防音壁の内側に離れた位置に配置し k

たものである。この変形例の場合、制御音は斜め上方に放音されるため、騒音の直接音を低減する場合に好適である。

[0055] 図 9 (2)の変形例は、遮音板 12の一端側を防音壁 10の上辺に固定して遮音板 12 を防音壁の内側に張り出すように水平に取り付け、スピーカユニット 14を遮音板 12

k

の上面の防音壁 10への固定側と反対の縁側に取り付けると共に、マイクロホン 18を

k スピーカユニットの下側で防音壁から防音壁の内側に離れた位置に配置したものである。

[0056] 図 9 (3)の変形例は、遮音板 12の一端側を防音壁 10の上辺に固定して遮音板 12 を防音壁の外側に張り出すように水平に取り付け、スピーカユニット 14を遮音板 12 の上面の防音壁 10への固定側と反対の縁側に取り付けると共に、マイクロホン 18を k 防音壁の下側内壁面に配置したものである。

[0057] 図 9 (4)の変形例は、図 9 (3)の変形例と同様に遮音板 12を取り付け、スピーカュニット 14を遮音板 12の下面の防音壁 10への固定側と反対の縁側に取り付けると共 k

に、マイクロホン 18を防音壁の上側内壁面力離れた位置にに配置したものである k

[0058] 図 9 (5)の変形例は、遮音板を用いることなくスピーカユニット 14を防音壁の上辺 k

に沿って取り付けると共に、マイクロホン 18を防音壁の下側内壁面に配置したもの k

である。

産業上の利用可能性

[0059] 上記で説明した高速道路の騒音の低減の他、鉄道等の移動体が移動するときに発生する騒音の低減、または静止してヽる騒音源カゝら発生する騒音の低減を行なうことができる。

符号の説明

[0060] 10 防音壁

12 遮音板

14 、 14 、 14 、 •••14 スピーカユニット

1 2 3 n

16 、 16 、 16 、 •••16 スピーカ

1 2 3 m

18 、 18 、 18 、 •••18 マイクロホン

1 2 3 n

20 、 20 、 20 、 •••20 制御回路

1 2 3 n

32 、 32c、 . 32 逆フィルタ

R し

34 、 34 、 34 、 •••34 加算器

Claims

請求の範囲

[1] 放音方向が所定方向を向くように配列された複数個のスピーカを備えたスピーカュ

-ッ卜と、

前記スピーカユニットに対応するように配置されると共に、騒音^^音し、集音した騒音に対応する第 1の音響信号を出力す第 1のマイクロホンと、

前記第 1のマイクロホンの配置位置力前記スピーカの配列方向に離れた位置に配置されると共に、騒音を集音し、集音した騒音に対応する第 2の音響信号を出力する第 2のマイクロホンと、

前記第 1の音響信号に基づいて、前記第 1のマイクロホンが集音した騒音の直接音または回折音を低減する制御音を放音するための第 1の制御信号を出力する第 1の制御信号出力手段と、

前記第 2の音響信号に基づ、て、前記第 2のマイクロホンが集音した騒音の直接音または回折音を低減する制御音を放音するための信号であって、各々が予め定められた時間ずつ遅延された複数の第 2の制御信号を出力する第 2の制御信号出力手段と、

前記第 1の制御信号が前記スピーカの各々に同時に入力され、かつ前記スピーカユニットの一端側のスピーカから他端側のスピーカに向力つて遅延時間が徐々に長くなるように前記第 2の制御信号の各々が前記スピーカの各々に入力されるように制御する制御手段と、

を含む騒音低減装置。

[2] 前記制御手段は、前記第 1の信号と第 2の制御信号のいずれかとを加算し、加算結果を前記スピーカユニットのスピーカの各々に入力する複数の加算器を含む請求項 1記載の騒音低減装置。

[3] 前記第 2の制御信号出力手段を、

前記第 2の音響信号に基づ、て、前記第 2のマイクロホンが集音した騒音と逆位相の制御信号を出力する出力手段と、

前記逆位相の制御信号を予め定められた時間ずつ複数回遅延させて複数の第 2 の制御信号を出力する遅延手段と、を含んで構成した請求項 1または請求項 2記載の騒音低減装置。

放音方向が所定方向を向くように配列された複数個のスピーカを備えたスピーカュ -ッ卜と、

前記第 1のマイクロホンの配置位置から前記スピーカの配列方向に前記第 2マイク口ホンに対して逆方向に離れた位置に配置されると共に、騒音を集音し、集音した騒音に対応する第 3の音響信号を出力する第 3のマイクロホンと、

前記第 3の音響信号に基づ、て、前記第 3のマイクロホンが集音した騒音の直接音または回折音を低減する制御音を放音するための信号であって、各々が予め定められた時間ずつ遅延された複数の第 3の制御信号を出力する第 3の制御信号出力手段と、

前記第 1の制御信号が前記スピーカの各々に同時に入力され、前記スピーカュ- ットの一端側のスピーカから他端側のスピーカに向力つて遅延時間が徐々に長くなるように前記第 2の制御信号の各々が前記スピーカの各々に入力され、かつ前記スピ一力ユニットの一端側のスピーカから他端側のスピーカに向力つて遅延時間が徐々に短くなるように前記第 3の制御信号の各々が前記スピーカの各々に入力されるように制御する制御手段と、を含む騒音低減装置。

[5] 前記第 2の制御信号出力手段を、

前記逆位相の制御信号を予め定められた時間ずつ複数回遅延させて複数の第 2 の制御信号を出力する遅延手段と、

を含んで構成すると共に、

前記第 3の制御信号出力手段を、

前記第 3の音響信号に基づ、て、前記第 3のマイクロホンが集音した騒音と逆位相の制御信号を出力する出力手段と、

前記逆位相の制御信号を予め定められた時間ずつ複数回遅延させて複数の第 3 の制御信号を出力する遅延手段と、

を含んで構成した請求項 4記載の騒音低減装置。

[6] 放音方向が所定方向を向くように配列された複数個のスピーカを備え、かつ隣接して配列された複数のスピーカユニットと、

前記スピーカユニットの各々に対応するように配置されると共に、騒音を集音し、集音した騒音に対応する音響信号を出力する複数のマイクロホンと、

前記スピーカユニットの各々に対応して設けられると共に、該対応したスピーカュ- ットに対応する第 1の対応マイクロホンから出力された音響信号に基づいて、該第 1 の対応マイクロホンが集音した騒音の直接音または回折音を低減する制御音を放音するための第 1の制御信号を出力する第 1の制御信号出力手段と、

前記スピーカユニットの各々に対応して設けられると共に、該対応したスピーカュ- ットに隣接する一方のスピーカユニットに対応する第 2の対応マイクロホンから出力された音響信号に基づ!/、て、該第 2の対応マイクロホンが集音した騒音の直接音または回折音を低減する制御音を放音するための第 2の制御信号を出力する第 2の制御信号出力手段と、

前記スピーカユニットの各々に対応して設けられると共に、該対応したスピーカュ- ットに隣接する他方のスピーカユニットに対応する第 3の対応マイクロホンから出力された音響信号に基づ!/、て、該第 3の対応マイクロホンが集音した騒音の直接音または回折音を低減する制御音を放音するための第 3の制御信号を出力する第 3の制御信号出力手段と、

前記スピーカユニットの各々に信号を入力するように設けられると共に、該信号を入力するスピーカユニットのスピーカの各々に前記第 1の制御信号が同時に入力され、該信号を入力するスピーカユニットの一端側のスピーカから他端側のスピーカに向かつて遅延時間が徐々に長くなるように前記第 2の制御信号の各々が該信号を入力するスピーカユニットのスピーカの各々に入力され、かつ該信号を入力するスピーカュニットの一端側のスピーカから他端側のスピーカに向力つて遅延時間が徐々に短くなるように前記第 3の制御信号の各々が該信号を入力するスピーカユニットのスピー力の各々に入力されるように制御する制御手段と、

を含む騒音低減装置。

[7] 前記制御手段は、前記第 1の信号、第 2の制御信号のいずれか、及び第 3の制御信号のいずれかをカ卩算し、加算結果を前記スピーカユニットのスピーカの各々に入力する複数の加算器を含む請求項 4一請求項 6のいずれか 1項記載の騒音低減装置。

[8] 前記第 2の制御信号出力手段を、

前記第 2のマイクロホンから出力された音響信号に基づいて、前記第 2のマイクロホンが集音した騒音と逆位相の制御信号を出力する出力手段と、

を含んで構成すると共に、

前記第 3の制御信号出力手段を、

前記第 3のマイクロホンから出力された音響信号に基づいて、前記第 3のマイクロホンが集音した騒音と逆位相の制御信号を出力する出力手段と、

を含んで構成した請求項 4一請求項 7のいずれか 1項記載の騒音低減装置。 [9] 前記スピーカユニットを防音壁の上辺の上側、防音壁の上辺側の内側、または防音壁の上辺側の外側に、前記所定方向が騒音の直接音または回折音の伝搬方向を向くように配置した請求項 1一請求項 8のいずれか 1項記載の騒音低減装置。

[10] 前記制御信号を外気温に応じて補正した請求項 1一 9の、ずれか 1項記載の騒音低減装置。

[11] 制御点における前記制御音と騒音の直接音との差信号、または、制御点における前記制御音と騒音の回折音との差信号を検出する検出手段を更に設け、前記制御信号出力手段によって、前記差信号が小さくなるように前記制御信号を補正するようにした請求項 1一請求項 10のいずれか 1項記載の騒音低減装置。