アクティブ消音装置
【課題】リアルタイムな消音動作が可能であるとともに、アクティブ消音が騒音源収拾マイクに干渉することによる発振現象（ハウリング）を防止して必要なアクティブ消音レベルを確保することができるアクティブ消音装置を提供する。
【解決手段】音源からの音波を伝播させる音響路６と、音響路６を伝播する音波を検出する騒音源収拾マイク１と、音響路６内において騒音源収拾マイク１よりも下流側に設けられ、音源からの音波を消音するための逆位相の第１消音音波を発生させる打消し用スピーカ４ａと、第１消音音波の発生タイミングと音量とを制御する第１制御部（第１信号遅延部７、周波数検出部９、第１音量制御部１０）と、騒音源収拾マイク１と打消し用スピーカ４ａとの間に設けられ、第１消音音波を消音するための逆位相の第２消音音波を発生させる打消し用スピーカ４ｂと、第２消音音波の発生タイミングと音量とを制御する第２制御部（第２信号遅延部８、周波数検出部９、第２音量制御部１１）とを備える。
【解決手段】音源からの音波を伝播させる音響路６と、音響路６を伝播する音波を検出する騒音源収拾マイク１と、音響路６内において騒音源収拾マイク１よりも下流側に設けられ、音源からの音波を消音するための逆位相の第１消音音波を発生させる打消し用スピーカ４ａと、第１消音音波の発生タイミングと音量とを制御する第１制御部（第１信号遅延部７、周波数検出部９、第１音量制御部１０）と、騒音源収拾マイク１と打消し用スピーカ４ａとの間に設けられ、第１消音音波を消音するための逆位相の第２消音音波を発生させる打消し用スピーカ４ｂと、第２消音音波の発生タイミングと音量とを制御する第２制御部（第２信号遅延部８、周波数検出部９、第２音量制御部１１）とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば印刷機、自動車、エアコン等の騒音を発する機器・装置類において騒音と逆位相の音波を発生させることにより当該騒音を低減するアクティブ消音装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、騒音が発生する自動車やクーラー等の装置類に対し、騒音と逆位相の信号を生成し、当該信号に対応する音波をスピーカから出力することにより消音を行うアクティブ消音装置が適用されている。
【０００３】
図７は、従来のアクティブ消音装置（アクティブノイズコントロール）の一般的な構成を示すブロック図である。図７に示すように、従来のアクティブ消音装置は、騒音源収拾マイク１と、誤差検出マイク２と、アクティブノイズ制御部３と、打ち消し用スピーカ４とにより構成される。
【０００４】
騒音源収拾マイク１は、装置内で発生した騒音が通過する音響路の上流側（騒音源の近傍）に設置され、当該騒音を拾音するためのマイクロホンである。この騒音源収拾マイク１は、拾音した騒音に基づく騒音信号を生成し、後述するアクティブノイズ制御部３に出力する。
【０００５】
誤差検出マイク２は、装置内で発生した騒音が通過する音響路の下流側（少なくとも打消し用スピーカ４より下流側）に設置され、当該騒音を拾音して消音結果を検出するためのマイクロホンである。この誤差検出マイク２は、拾音した騒音に基づく誤差検出信号を後述するアクティブノイズ制御部３に出力する。
【０００６】
アクティブノイズ制御部３は、騒音源収拾マイク１により生成された騒音信号に基づいて、騒音と逆位相の消音信号を生成し、打消し用スピーカ４に出力する。
【０００７】
打消し用スピーカ４は、アクティブノイズ制御部３により生成された消音信号に基づいて、騒音進行波が打消し用スピーカ４の設置位置に到達したタイミングで騒音と逆位相の音波を出力し、騒音の音圧を打ち消す。
【０００８】
なお、打消し用スピーカ４が常に一定の固定された変換ゲインで消音用の音波を出力すると消音効果は少なくなる。そこで、アクティブノイズ制御部３は、誤差検出マイク２により生成された誤差検出信号に基づいて消音効果を検出し、適正なレベルに制御した消音信号を生成する。すなわち、アクティブノイズ制御部３は、誤差検出マイク２を介してフィードバックされた消音作用の結果をモニターし、より効率的な消音信号を生成して出力する。
【０００９】
特許文献１には、突発的な外乱が存在する環境下においても安定した消音効果を得ることが可能であり、モータの回転騒音あるいは他の純音系騒音を発生する騒音源が複数個ある場合でも、これらの騒音を十分に消音する消音機能を備えることを課題とする画像形成装置の消音装置が記載されている。
【００１０】
この消音装置は、駆動モータ、スキャナモータ等の回転音あるいは帯電ローラの交流電圧駆動の際に生じる帯電音等、純音系の騒音を発生する騒音源が複数個存在する場合でも、それぞれが発生している純音系騒音と相関のある信号を作成する騒音源に相当する数のそれぞれの信号作成手段を設け、この信号作成手段で得られた複数個の騒音源に対する信号を信号合成手段により合成して出力し、この合成した信号に基づいて純音系騒音と互いに打ち消し合う音波をスピーカから発生させているので、これら複数の純音系騒音について消音効果を得ることができる。
【００１１】
特許文献２には、設置場所がオペレーターやサービスステーション等と離れていたとしても、異常箇所を容易に検知し、遠隔地に当該異常を知らせることを課題とするアクティブ消音装置が記載されている。
【００１２】
このアクティブ消音装置は、騒音源側に配置されるダクトに第一の騒音検出手段と、該ダクトの下流側に配置されて消音信号を出力する手段と、第一の騒音検出手段にて検出した騒音信号に対して逆位相の消音信号を算出する演算手段、及び、出力手段よりも下流側に配置される第二の騒音検出手段を有し、さらに検出手段や出力手段の異常を検知して、これらを表示して警報を発する警報装置を備えているので、アクティブ消音装置に異常が発生した場合に異常箇所や故障した部品について離れた場所で容易に認識することができ、異常の発生を止めて部品が破損することを防止するとともに、故障部品の代替品を用意して修理したりする等の処置を行うことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開平９−１９７９２１号公報
【特許文献２】特開２００１−２２２２８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、従来のアクティブ消音装置は、消音効果を最良にするための適応型フィルタの収束性能（リアルタイム性）に課題がある。すなわち、図７に示すような従来のアクティブ消音装置は、誤差検出マイク２で拾音されてからアクティブノイズ制御部３にフィードバックされるまでの間にタイムラグが生ずるため、打消し用スピーカ４で消音しきれない騒音が発生する。
【００１５】
また、図７に示す従来のアクティブ消音装置は、打消し用スピーカ４から出力された音圧が騒音源収拾マイク１にリターンしてハウリング現象を発生させるため、真の騒音を拾音することが困難になるという問題を有する。
【００１６】
本発明は上述した従来技術の問題点を解決するもので、リアルタイムな消音動作が可能であるとともに、アクティブ消音が騒音源収拾マイクに干渉することによる発振現象（ハウリング）を防止して必要なアクティブ消音レベルを確保することができるアクティブ消音装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明に係るアクティブ消音装置は、上記課題を解決するために、音源からの音波を伝播させる音響路と、前記音響路内に設けられ、前記音響路を伝播する音波を検出する音波検出部と、前記音響路内において前記音波検出部よりも下流側に設けられ、前記音源からの音波を消音するための逆位相の第１消音音波を発生させる第１消音音波発生部と、前記音波検出部により検出された音波に基づいて、前記第１消音音波の発生タイミングと音量とを制御する第１制御部と、前記音響路内において前記音波検出部と前記第１消音音波発生部との間に設けられ、前記第１消音音波を消音するための逆位相の第２消音音波を発生させる第２消音音波発生部と、前記音波検出部により検出された音波に基づいて、前記第２消音音波の発生タイミングと音量とを制御する第２制御部とを備えることを特徴とする。
【００１８】
上記目的を達成するため、本発明に係るアクティブ消音装置の第２の特徴は、前記第１制御部は、前記音波検出部により検出された音波の周波数に基づいて、前記第１消音音波の音量を制御することである。
【００１９】
上記目的を達成するため、本発明に係るアクティブ消音装置の第３の特徴は、前記第２制御部は、前記音波検出部により検出された音波の周波数に基づいて、前記第２消音音波の音量を制御することである。
【００２０】
上記目的を達成するため、本発明に係るアクティブ消音装置の第４の特徴は、前記音響路は、前記音源からの音波を外部に放出する他の開口部に比して音響インピーダンスが小さいことである。
【００２１】
上記目的を達成するため、本発明に係るアクティブ消音装置の第５の特徴は、前記音響路は、上流側から下流側に向かって断面積が漸増する形状を有することである。
【発明の効果】
【００２２】
請求項１記載の発明によれば、リアルタイムな消音動作が可能であるとともに、アクティブ消音が音波検出部に干渉することによる発振現象（ハウリング）を防止して必要なアクティブ消音レベルを確保することができる。
【００２３】
請求項２記載の発明によれば、第１制御部を備えていることで音源からの音波の周波数に対応した効果的な消音レベルに制御することができるとともに、従来のようなフィードバック制御による収束系を使用して音量制御を行う場合よりも、よりリアルタイムに消音動作を行うことができる。
【００２４】
請求項３記載の発明によれば、第２制御部を備えていることで、第１消音音波を消音するための第２消音音波について、音源からの音波の周波数に対応した効果的な消音レベルに制御することができる。
【００２５】
請求項４記載の発明によれば、密閉できない開口部よりも音響インピーダンスの小さな音響路を設けることにより、内部騒音を効果的に音響路に誘導し、アクティブ消音を行うことができる。
【００２６】
請求項５記載の発明によれば、上流側から下流側に向かって断面積が漸増する形状（例えばラッパ形状）の音響路を備えることにより、音響インピーダンスを小さくし、内部騒音を効果的に音響路に誘導してアクティブ消音を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施例１の形態のアクティブ消音装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施例１の形態のアクティブ消音装置を印刷機に適用した場合の構成を示すイメージ図である。
【図３】本発明の実施例１の形態のアクティブ消音装置の動作を説明する図である。
【図４】本発明の実施例１の形態のアクティブ消音装置において騒音周波数に対し最も消音効果の得られる音量係数を第１消音音波と第２消音音波について示す図である。
【図５】本発明の実施例１の形態のアクティブ消音装置のスィープサイン波による音圧周波数特性を示す波形図である。
【図６】本発明の実施例１の形態のアクティブ消音装置のスィープサイン波による各部の音波波形を示す図である。
【図７】従来のアクティブ消音装置（アクティブノイズコントロール）の一般的な構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明のアクティブ消音装置の実施の形態を、図面に基づいて詳細に説明する。
【実施例１】
【００２９】
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。まず、本実施の形態の構成を説明する。図１は、本発明の実施例１のアクティブ消音装置の構成を示すブロック図である。また。図２は、本実施例のアクティブ消音装置を印刷機に適用した場合の構成を示すイメージ図である。本実施例において、アクティブ消音装置は、図２に示すように印刷機に適用されているものとして説明するが、必ずしも印刷機に限らず自動車やエアコンの室外機等の様々な機器に適用可能である。
【００３０】
本実施例のアクティブ消音装置３は、図１に示すように、騒音源収拾マイク１、打消し用スピーカ４ａ，４ｂ、開口部５、音響路６、第１信号遅延部７、第２信号遅延部８、周波数検出部９、第１音量制御部１０、及び第２音量制御部１１により構成されている。
【００３１】
騒音源収拾マイク１は、本発明の音波検出部に対応し、音響路６内に設けられ、音響路６を伝播する音波を検出する。この騒音源収拾マイク１は、印刷機内で発生した騒音が通過する音響路６の上流側（騒音源の近傍）に設置され、当該騒音を拾音するためのマイクロホンである。この騒音源収拾マイク１は、拾音した騒音に基づく騒音信号を生成し、第１信号遅延部７と周波数検出部９に出力する。
【００３２】
音響路６は、音源（ここでは印刷機内の騒音源）からの音波を伝播させる。また、音響路６は、密閉できない開口部５より音響負荷（インピーダンス）の軽い音の誘導路を構成する。ここで、開口部５は、アクティブ消音装置に必須の構成というものではなく、アクティブ消音装置を適用する機器の性質上、密閉できない（開けざるを得ない）部分をいう。例えば、図２に示すような印刷機は、装置内に用紙を給紙する給紙部や印刷された用紙を排出する排紙部を備えているため、用紙を通過させる部分を開口部５として設けざるをえない一方、印刷機内で発生した騒音が当該開口部５を介して外部に放出されてしまい、遮音が困難な構造を有している。
【００３３】
本実施例のアクティブ消音装置は、このような開口部５を有する機器に適用した場合に、開口部５から外部に放出される騒音を低減する効果を有する。すなわち、音響路６は、音源からの音波を外部に放出する他の開口部５に比して音響インピーダンスが小さい。具体的には、音響路６は、上流側から下流側に向かって断面積が漸増する形状（例えばラッパ形状）を有する。これにより、音響路６は、音響インピーダンスを小さくすることができ、内部騒音を音響路６内に誘導することができる。
【００３４】
言い換えれば、音響路６は、極力音響負荷を放射口に向かって誘導できるようなラッパ形状が望ましく、また騒音エネルギーを分散させるために、開口部５より十分に音響負荷を軽くすることが望ましい。
【００３５】
ここで、Ａ（ｚ＿ｏ）を開口部５の音響インピーダンスとし、Ａ（ｚ＿ｒ）を音響路６の音響インピーダンスとし、Ｅ（ｉｎ）を装置（ここでは印刷機）内騒音エネルギーとし、Ｅ（ｏｕｔ＿ｏ）を開口部５より放出される騒音エネルギーとし、Ｅ（ｏｕｔ＿ｒ）を音響路６放射口より放出されるエネルギーとすると、下記の式が成立する。
【００３６】
Ｅ（ｉｎ）＝Ｅ（ｏｕｔ＿ｏ）＋Ｅ（ｏｕｔ＿ｒ）…（１）
Ｅ（ｏｕｔ＿ｏ）／Ｅ（ｏｕｔ＿ｒ）＝Ａ（ｚ＿ｒ）／Ａ（ｚ＿ｏ）…（２）
（１）式及び（２）式より、（３）式が得られる。
【００３７】
Ｅ（ｏｕｔ＿ｏ）＝［Ａ（ｚ＿ｒ）／（Ａ（ｚ＿ｏ）＋Ａ（ｚ＿ｒ））］・Ｅ（ｉｎ）…（３）
すなわち、音響路６の音響インピーダンスを開口部５の音響インピーダンスより小さく（音響負荷を軽く）する（Ａ（ｚ＿ｏ）＞Ａ（ｚ＿ｒ））ことで、開口部５より放出される騒音エネルギーＥ（ｏｕｔ＿ｏ）を軽減することができる。より好適な形態は、Ａ（ｚ＿ｏ）＞＞Ａ（ｚ＿ｒ）とすることである。
【００３８】
打消し用スピーカ４ａは、本発明の第１消音音波発生部に対応し、音響路６内において騒音源収拾マイク１よりも下流側に設けられ、音源からの音波を消音するための逆位相の第１消音音波を発生させる。
【００３９】
第１信号遅延部７と周波数検出部９と第１音量制御部１０とは、本発明の第１制御部に対応し、騒音源収拾マイク１により検出された音波に基づいて、打消し用スピーカ４ａによる第１消音音波の発生タイミングと音量とを制御する。
【００４０】
具体的には、第１信号遅延部７は、騒音源収拾マイク１により検出された音波に基づく騒音信号を一定時間遅延させる。この第１信号遅延部７による遅延量は、打消し用スピーカ４ａにより第１消音音波が放射される（音圧に変換される）までの時間と音響路６内を騒音が進行する時間とが一致するように予め設定されている。
【００４１】
これにより、打消し用スピーカ４ａは、騒音が打消し用スピーカ４ａの位置に到達したときに、第１消音音波を発生させる。
【００４２】
すなわち、本実施例のアクティブ消音装置における第１制御部は、第１信号遅延部７を有することにより、騒音源収拾マイク１により検出された音波に基づいて、打消し用スピーカ４ａによる第１消音音波の発生タイミングを制御する。
【００４３】
なお、第１信号遅延部７は、例えばＦＩＲフィルタにより構成することができる。この場合において、第１信号遅延部７は、騒音信号を一定時間遅延させる機能のみならず、騒音源に含まれるアクティブ消音できない帯域を減衰させる機能を併せ持つことができる。
【００４４】
また、周波数検出部９は、騒音源収拾マイク１により検出された音波の騒音信号に基づいて、騒音の周波数を検出し、検出結果を周波数信号として第１音量制御部１０と第２音量制御部１１とに出力する。
【００４５】
第１音量制御部１０は、周波数検出部９により出力された周波数信号に基づいて、騒音の周波数に応じた音量を設定し、打消し用スピーカ４ａによる第１消音音波の音量を制御する。
【００４６】
すなわち、本実施例のアクティブ消音装置における第１制御部は、周波数検出部９と第１音量制御部１０とを有することにより、騒音源収拾マイク１により検出された音波の周波数に基づいて、打消し用スピーカ４ａによる第１消音音波の音量を制御する。
【００４７】
打消し用スピーカ４ｂは、本発明の第２消音音波発生部に対応し、音響路６内において騒音源収拾マイク１と打消し用スピーカ４ａとの間に設けられ、打消し用スピーカ４ａによる第１消音音波を消音するための逆位相の第２消音音波を発生させる。
【００４８】
第２信号遅延部８と周波数検出部９と第２音量制御部１１とは、本発明の第２制御部に対応し、騒音源収拾マイク１により検出された音波に基づいて、打消し用スピーカ４ｂによる第２消音音波の発生タイミングと音量とを制御する。
【００４９】
具体的には、第２信号遅延部８は、第１信号遅延部７により遅延させられた騒音信号をさらに一定時間遅延させる。この第２信号遅延部８による遅延量は、打消し用スピーカ４ｂにより第２消音音波が放射されるまでの時間と、音響路６内を第１消音音波が下流から上流に向かって進行して打消し用スピーカ４ｂの位置に到達するまでの時間とが一致するように予め設定されている。
【００５０】
これにより、打消し用スピーカ４ｂは、第１消音音波が打消し用スピーカ４ｂの位置に到達したときに、第２消音音波を発生させる。
【００５１】
すなわち、本実施例のアクティブ消音装置における第２制御部は、第２信号遅延部８を有することにより、騒音源収拾マイク１により検出された音波に基づいて、打消し用スピーカ４ｂによる第２消音音波の発生タイミングを制御する。
【００５２】
なお、第２信号遅延部８は、例えばＦＩＦＯ遅延等の単純なメモリー遅延により構成することができる。
【００５３】
第２音量制御部１１は、周波数検出部９により出力された周波数信号に基づいて、騒音の周波数に応じた音量を設定し、打消し用スピーカ４ｂによる第２消音音波の音量を制御する。
【００５４】
すなわち、本実施例のアクティブ消音装置における第２制御部は、周波数検出部９と第２音量制御部１１とを有することにより、騒音源収拾マイク１により検出された音波の周波数に基づいて、打消し用スピーカ４ｂによる第２消音音波の音量を制御する。
【００５５】
＜アクティブ消音装置の作用＞
次に、上述のように構成された本実施の形態の作用を説明する。図３は、本実施例のアクティブ消音装置の動作を説明する図である。まず、騒音源収拾マイク１は、音響路６を伝播する音波を検出し、検出した音波に基づく騒音信号を生成し、第１信号遅延部７と周波数検出部９に出力する。
【００５６】
第１信号遅延部７は、騒音源収拾マイク１により検出された音波に基づく騒音信号を一定時間遅延させる。この第１信号遅延部７による遅延量は、上述したように、打消し用スピーカ４ａにより第１消音音波が放射される（音圧に変換される）までの時間と音響路６内を騒音が進行する時間とが一致するように予め設定されている。
【００５７】
すなわち、騒音源収拾マイク１から打消し用スピーカ４ａまでの距離をＬ＿１とし、音の進行速度（約３４０ｍ／ｓｅｃ）をＣｓとすると、第１信号遅延部７は、騒音源収拾マイク１が音波を拾音してからｔ１（＝Ｌ＿１／Ｃｓ）経過後に、打消し用スピーカ４ａが第１消音音波を放射するように、騒音信号を遅延させる。
【００５８】
一方、周波数検出部９は、騒音源収拾マイク１により検出された音波の騒音信号に基づいて、騒音の周波数を検出する。従来のアクティブ消音装置が図７に示すように誤差検出マイク２を使用して消音するための音波の音量を適切な値に収束させていたのに対し、本実施例のアクティブ消音装置は、応答性を改善してリアルタイムな消音動作を実現するために、周波数検出を行う必要がある。
【００５９】
すなわち、本実施例のアクティブ消音装置は、騒音の周波数を検出し、周波数に応じた第１消音音波と第２消音音波の音量を設定し、リアルタイムな動作を可能としている。ここで、周波数検出部９は、周波数検出の方法として、例えばゼロクロス検出を行う。この場合に、周波数検出部９は、騒音信号から符号反転箇所を抽出し、この反転箇所の時間（サンプリング周期）をカウントし、カウント値を周波数信号として第１音量制御部１０と第２音量制御部１１とに出力する。第１音量制御部１０は、周波数信号が示すカウント値に基づいて音量を設定するための音量係数を算出し、打消し用スピーカ４ａによる第１消音音波の音量を制御する。
【００６０】
図４は、本実施例のアクティブ消音装置において騒音周波数に対し最も消音効果の得られる音量係数を第１消音音波と第２消音音波について示す図である。ただし、図４中における「ａ波」は第１消音音波を示すものとし、「ｂ波」は第２消音音波を示すものとする。
【００６１】
本実施例のアクティブ消音装置を実現するに際し、アクティブ消音効果が最大になる音量係数値を予め実験的に求めておくことにより、図４に示すようなグラフを作成することができ、これに基づいて補正量を決定することもできる。
【００６２】
なお、第１音量制御部１０と第２音量制御部１１とが音量係数の算出を行うものとして説明したが、周波数検出部９が周波数検出のみならず音量係数の算出まで行ってもよい。
【００６３】
このように、第１信号遅延部７が第１消音音波の発生タイミングを制御し、周波数検出部９と第１音量制御部１０とが第１消音音波の音量を制御することで、打消し用スピーカ４ａは、音源からの音波を消音するための逆位相の第１消音音波を適切なタイミングと音量で発生させる。
【００６４】
第２信号遅延部８は、第１信号遅延部７により遅延させられた騒音信号をさらに一定時間遅延させる。この第２信号遅延部８による遅延量は、上述したように、打消し用スピーカ４ｂにより第２消音音波が放射されるまでの時間と、音響路６内を第１消音音波が下流から上流に向かって進行して打消し用スピーカ４ｂの位置に到達するまでの時間とが一致するように予め設定されている。
【００６５】
すなわち、打消し用スピーカ４ａから打消し用スピーカ４ｂまでの距離をＬ＿２とし、音の進行速度をＣｓとすると、第２信号遅延部８は、騒音源収拾マイク１が音波を拾音してからｔ２（＝（Ｌ＿１＋Ｌ＿２）／Ｃｓ）経過後（すなわち、打消し用スピーカ４ａにより第１消音音波が放射されてからＬ＿２／Ｃｓ経過後）に、打消し用スピーカ４ｂが第２消音音波を放射するように、騒音信号を遅延させる。
【００６６】
これにより、打消し用スピーカ４ｂは、第１消音音波が打消し用スピーカ４ｂの位置に到達したときに、第２消音音波を発生させる。この第２消音音波は、第１消音音波と逆位相であり、騒音源からの音波と同位相である。
【００６７】
第２音量制御部１１は、周波数信号が示すカウント値に基づいて音量を設定するための音量係数を算出し、打消し用スピーカ４ｂによる第２消音音波の音量を制御する。
【００６８】
このように、第２信号遅延部８が第２消音音波の発生タイミングを制御し、周波数検出部９と第２音量制御部１１とが第２消音音波の音量を制御することで、打消し用スピーカ４ｂは、第１消音音波を消音するための逆位相の第２消音音波を適切なタイミングと音量で発生させる。
【００６９】
上述のとおり、本発明の実施例１の形態に係るアクティブ消音装置によれば、アクティブ消音が音波検出部（騒音源収拾マイク１）に干渉することによる発振現象（ハウリング）を防止することができる。これにより、本実施例のアクティブ消音装置は、ハウリングマージンが高いため、必要なアクティブ消音レベルを確保することができる。
【００７０】
さらに、本実施例のアクティブ消音装置は、収束系を持たないためリアルタイムな消音動作が可能である。すなわち、本実施例のアクティブ消音装置は、単純なアルゴリズム（データ遅延と音量係数乗算）で処理可能であり、処理デバイスを安価に抑えることができる。
【００７１】
図５は、本実施例のアクティブ消音装置のスィープサイン波による音圧周波数特性を示す波形図であり、騒音源収拾マイク１により拾音した音圧レベルと図示されない音響路６の放射口に設けた確認用マイクにより拾音した音圧レベルとをアクティブ消音装置を動作させた場合と動作させない場合のそれぞれについてＦＦＴ解析した様子を表している。
【００７２】
なお、図５中におけるＡＮＣはアクティブノイズコントロールを示す。すなわち、ＡＮＣ＿Ｏｎはアクティブ消音装置を動作させた場合の波形であり、ＡＮＣ＿Ｏｆｆはアクティブ消音装置を動作させていない場合の波形である。
【００７３】
図５に示すように、騒音源収拾マイク１により拾音される音圧レベルは、アクティブ消音装置をオンした場合とオフした場合とで周波数特性に大きな差異は無い。しかしながら、音響路６の放射口において確認される音圧は、アクティブ消音装置をオンした場合に消音効果帯域において明らかに音圧レベルが低下しており、消音効果が認められる。
【００７４】
また、図６は、本実施例のアクティブ消音装置のスィープサイン波による各部の音波波形を示す図である。図６の左側に示す２つの波形は、アクティブ消音装置がオフ時（上側の波形）とオン時（下側の波形）の音源電流波形であり、オン時とオフ時において差異は無い。この音源は、騒音源として擬似騒音源スピーカを実験用に配置したものであり、電気的特性として１９０Ｈｚあたりに共振周波数を有しているため、図６に示すような窪んだ形状の波形となっている。
【００７５】
図６の真ん中に示す２つの波形は、アクティブ消音装置がオフ時（上側の波形）とオン時（下側の波形）の騒音源収拾マイク１により拾音される音波波形である。オン時の波形が示すように、発振現象（ハウリング）は生じていない。
【００７６】
また、図６の右側に示す２つの波形は、アクティブ消音装置がオフ時（上側の波形）とオン時（下側の波形）の音響路６放射口における音波波形であり、オン時において音圧レベルが低減していることがわかる。
【００７７】
さらに、本実施例のアクティブ消音装置は、第１制御部に周波数検出部９を備えていることで、音源からの音波の周波数に対応した効果的な消音レベルに制御することができるとともに、従来のようなフィードバック制御による収束系を使用して音量制御を行う場合よりも、よりリアルタイムに消音動作を行うことができる。
【００７８】
また、本実施例のアクティブ消音装置は、第２制御部に周波数検出部９を備えていることで、第１消音音波を消音するための第２消音音波について、音源からの音波の周波数に対応した効果的な消音レベルに制御することができる。
【００７９】
また、本実施例のアクティブ消音装置は、密閉できない開口部５よりも音響インピーダンスの小さな音響路６を設けることにより、内部騒音を効果的に音響路に誘導し、アクティブ消音を行うことができる。
【００８０】
さらに、本実施例のアクティブ消音装置は、上流側から下流側に向かって断面積が漸増する形状（例えばラッパ形状）の音響路６を備えることで音響インピーダンスを小さくすることができ、内部騒音を効果的に音響路６に誘導してアクティブ消音を行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【００８１】
本発明に係るアクティブ消音装置は、例えば画像形成装置や孔版印刷装置等の印刷機、自動車、クーラー、エアコン等の騒音を発する機器・装置類に利用可能である。
【符号の説明】
【００８２】
１ 騒音源収拾マイク
２ 誤差検出マイク
３ アクティブノイズ制御部
４，４ａ，４ｂ 打消し用スピーカ
５ 開口部
６ 音響路
７ 第１信号遅延部
８ 第２信号遅延部
９ 周波数検出部
１０ 第１音量制御部
１１ 第２音量制御部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば印刷機、自動車、エアコン等の騒音を発する機器・装置類において騒音と逆位相の音波を発生させることにより当該騒音を低減するアクティブ消音装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、騒音が発生する自動車やクーラー等の装置類に対し、騒音と逆位相の信号を生成し、当該信号に対応する音波をスピーカから出力することにより消音を行うアクティブ消音装置が適用されている。
【０００３】
図７は、従来のアクティブ消音装置（アクティブノイズコントロール）の一般的な構成を示すブロック図である。図７に示すように、従来のアクティブ消音装置は、騒音源収拾マイク１と、誤差検出マイク２と、アクティブノイズ制御部３と、打ち消し用スピーカ４とにより構成される。
【０００４】
騒音源収拾マイク１は、装置内で発生した騒音が通過する音響路の上流側（騒音源の近傍）に設置され、当該騒音を拾音するためのマイクロホンである。この騒音源収拾マイク１は、拾音した騒音に基づく騒音信号を生成し、後述するアクティブノイズ制御部３に出力する。
【０００５】
誤差検出マイク２は、装置内で発生した騒音が通過する音響路の下流側（少なくとも打消し用スピーカ４より下流側）に設置され、当該騒音を拾音して消音結果を検出するためのマイクロホンである。この誤差検出マイク２は、拾音した騒音に基づく誤差検出信号を後述するアクティブノイズ制御部３に出力する。
【０００６】
アクティブノイズ制御部３は、騒音源収拾マイク１により生成された騒音信号に基づいて、騒音と逆位相の消音信号を生成し、打消し用スピーカ４に出力する。
【０００７】
打消し用スピーカ４は、アクティブノイズ制御部３により生成された消音信号に基づいて、騒音進行波が打消し用スピーカ４の設置位置に到達したタイミングで騒音と逆位相の音波を出力し、騒音の音圧を打ち消す。
【０００８】
なお、打消し用スピーカ４が常に一定の固定された変換ゲインで消音用の音波を出力すると消音効果は少なくなる。そこで、アクティブノイズ制御部３は、誤差検出マイク２により生成された誤差検出信号に基づいて消音効果を検出し、適正なレベルに制御した消音信号を生成する。すなわち、アクティブノイズ制御部３は、誤差検出マイク２を介してフィードバックされた消音作用の結果をモニターし、より効率的な消音信号を生成して出力する。
【０００９】
特許文献１には、突発的な外乱が存在する環境下においても安定した消音効果を得ることが可能であり、モータの回転騒音あるいは他の純音系騒音を発生する騒音源が複数個ある場合でも、これらの騒音を十分に消音する消音機能を備えることを課題とする画像形成装置の消音装置が記載されている。
【００１０】
この消音装置は、駆動モータ、スキャナモータ等の回転音あるいは帯電ローラの交流電圧駆動の際に生じる帯電音等、純音系の騒音を発生する騒音源が複数個存在する場合でも、それぞれが発生している純音系騒音と相関のある信号を作成する騒音源に相当する数のそれぞれの信号作成手段を設け、この信号作成手段で得られた複数個の騒音源に対する信号を信号合成手段により合成して出力し、この合成した信号に基づいて純音系騒音と互いに打ち消し合う音波をスピーカから発生させているので、これら複数の純音系騒音について消音効果を得ることができる。
【００１１】
特許文献２には、設置場所がオペレーターやサービスステーション等と離れていたとしても、異常箇所を容易に検知し、遠隔地に当該異常を知らせることを課題とするアクティブ消音装置が記載されている。
【００１２】
このアクティブ消音装置は、騒音源側に配置されるダクトに第一の騒音検出手段と、該ダクトの下流側に配置されて消音信号を出力する手段と、第一の騒音検出手段にて検出した騒音信号に対して逆位相の消音信号を算出する演算手段、及び、出力手段よりも下流側に配置される第二の騒音検出手段を有し、さらに検出手段や出力手段の異常を検知して、これらを表示して警報を発する警報装置を備えているので、アクティブ消音装置に異常が発生した場合に異常箇所や故障した部品について離れた場所で容易に認識することができ、異常の発生を止めて部品が破損することを防止するとともに、故障部品の代替品を用意して修理したりする等の処置を行うことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開平９−１９７９２１号公報
【特許文献２】特開２００１−２２２２８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、従来のアクティブ消音装置は、消音効果を最良にするための適応型フィルタの収束性能（リアルタイム性）に課題がある。すなわち、図７に示すような従来のアクティブ消音装置は、誤差検出マイク２で拾音されてからアクティブノイズ制御部３にフィードバックされるまでの間にタイムラグが生ずるため、打消し用スピーカ４で消音しきれない騒音が発生する。
【００１５】
また、図７に示す従来のアクティブ消音装置は、打消し用スピーカ４から出力された音圧が騒音源収拾マイク１にリターンしてハウリング現象を発生させるため、真の騒音を拾音することが困難になるという問題を有する。
【００１６】
本発明は上述した従来技術の問題点を解決するもので、リアルタイムな消音動作が可能であるとともに、アクティブ消音が騒音源収拾マイクに干渉することによる発振現象（ハウリング）を防止して必要なアクティブ消音レベルを確保することができるアクティブ消音装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明に係るアクティブ消音装置は、上記課題を解決するために、音源からの音波を伝播させる音響路と、前記音響路内に設けられ、前記音響路を伝播する音波を検出する音波検出部と、前記音響路内において前記音波検出部よりも下流側に設けられ、前記音源からの音波を消音するための逆位相の第１消音音波を発生させる第１消音音波発生部と、前記音波検出部により検出された音波に基づいて、前記第１消音音波の発生タイミングと音量とを制御する第１制御部と、前記音響路内において前記音波検出部と前記第１消音音波発生部との間に設けられ、前記第１消音音波を消音するための逆位相の第２消音音波を発生させる第２消音音波発生部と、前記音波検出部により検出された音波に基づいて、前記第２消音音波の発生タイミングと音量とを制御する第２制御部とを備えることを特徴とする。
【００１８】
上記目的を達成するため、本発明に係るアクティブ消音装置の第２の特徴は、前記第１制御部は、前記音波検出部により検出された音波の周波数に基づいて、前記第１消音音波の音量を制御することである。
【００１９】
上記目的を達成するため、本発明に係るアクティブ消音装置の第３の特徴は、前記第２制御部は、前記音波検出部により検出された音波の周波数に基づいて、前記第２消音音波の音量を制御することである。
【００２０】
上記目的を達成するため、本発明に係るアクティブ消音装置の第４の特徴は、前記音響路は、前記音源からの音波を外部に放出する他の開口部に比して音響インピーダンスが小さいことである。
【００２１】
上記目的を達成するため、本発明に係るアクティブ消音装置の第５の特徴は、前記音響路は、上流側から下流側に向かって断面積が漸増する形状を有することである。
【発明の効果】
【００２２】
請求項１記載の発明によれば、リアルタイムな消音動作が可能であるとともに、アクティブ消音が音波検出部に干渉することによる発振現象（ハウリング）を防止して必要なアクティブ消音レベルを確保することができる。
【００２３】
請求項２記載の発明によれば、第１制御部を備えていることで音源からの音波の周波数に対応した効果的な消音レベルに制御することができるとともに、従来のようなフィードバック制御による収束系を使用して音量制御を行う場合よりも、よりリアルタイムに消音動作を行うことができる。
【００２４】
請求項３記載の発明によれば、第２制御部を備えていることで、第１消音音波を消音するための第２消音音波について、音源からの音波の周波数に対応した効果的な消音レベルに制御することができる。
【００２５】
請求項４記載の発明によれば、密閉できない開口部よりも音響インピーダンスの小さな音響路を設けることにより、内部騒音を効果的に音響路に誘導し、アクティブ消音を行うことができる。
【００２６】
請求項５記載の発明によれば、上流側から下流側に向かって断面積が漸増する形状（例えばラッパ形状）の音響路を備えることにより、音響インピーダンスを小さくし、内部騒音を効果的に音響路に誘導してアクティブ消音を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施例１の形態のアクティブ消音装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施例１の形態のアクティブ消音装置を印刷機に適用した場合の構成を示すイメージ図である。
【図３】本発明の実施例１の形態のアクティブ消音装置の動作を説明する図である。
【図４】本発明の実施例１の形態のアクティブ消音装置において騒音周波数に対し最も消音効果の得られる音量係数を第１消音音波と第２消音音波について示す図である。
【図５】本発明の実施例１の形態のアクティブ消音装置のスィープサイン波による音圧周波数特性を示す波形図である。
【図６】本発明の実施例１の形態のアクティブ消音装置のスィープサイン波による各部の音波波形を示す図である。
【図７】従来のアクティブ消音装置（アクティブノイズコントロール）の一般的な構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明のアクティブ消音装置の実施の形態を、図面に基づいて詳細に説明する。
【実施例１】
【００２９】
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。まず、本実施の形態の構成を説明する。図１は、本発明の実施例１のアクティブ消音装置の構成を示すブロック図である。また。図２は、本実施例のアクティブ消音装置を印刷機に適用した場合の構成を示すイメージ図である。本実施例において、アクティブ消音装置は、図２に示すように印刷機に適用されているものとして説明するが、必ずしも印刷機に限らず自動車やエアコンの室外機等の様々な機器に適用可能である。
【００３０】
本実施例のアクティブ消音装置３は、図１に示すように、騒音源収拾マイク１、打消し用スピーカ４ａ，４ｂ、開口部５、音響路６、第１信号遅延部７、第２信号遅延部８、周波数検出部９、第１音量制御部１０、及び第２音量制御部１１により構成されている。
【００３１】
騒音源収拾マイク１は、本発明の音波検出部に対応し、音響路６内に設けられ、音響路６を伝播する音波を検出する。この騒音源収拾マイク１は、印刷機内で発生した騒音が通過する音響路６の上流側（騒音源の近傍）に設置され、当該騒音を拾音するためのマイクロホンである。この騒音源収拾マイク１は、拾音した騒音に基づく騒音信号を生成し、第１信号遅延部７と周波数検出部９に出力する。
【００３２】
音響路６は、音源（ここでは印刷機内の騒音源）からの音波を伝播させる。また、音響路６は、密閉できない開口部５より音響負荷（インピーダンス）の軽い音の誘導路を構成する。ここで、開口部５は、アクティブ消音装置に必須の構成というものではなく、アクティブ消音装置を適用する機器の性質上、密閉できない（開けざるを得ない）部分をいう。例えば、図２に示すような印刷機は、装置内に用紙を給紙する給紙部や印刷された用紙を排出する排紙部を備えているため、用紙を通過させる部分を開口部５として設けざるをえない一方、印刷機内で発生した騒音が当該開口部５を介して外部に放出されてしまい、遮音が困難な構造を有している。
【００３３】
本実施例のアクティブ消音装置は、このような開口部５を有する機器に適用した場合に、開口部５から外部に放出される騒音を低減する効果を有する。すなわち、音響路６は、音源からの音波を外部に放出する他の開口部５に比して音響インピーダンスが小さい。具体的には、音響路６は、上流側から下流側に向かって断面積が漸増する形状（例えばラッパ形状）を有する。これにより、音響路６は、音響インピーダンスを小さくすることができ、内部騒音を音響路６内に誘導することができる。
【００３４】
言い換えれば、音響路６は、極力音響負荷を放射口に向かって誘導できるようなラッパ形状が望ましく、また騒音エネルギーを分散させるために、開口部５より十分に音響負荷を軽くすることが望ましい。
【００３５】
ここで、Ａ（ｚ＿ｏ）を開口部５の音響インピーダンスとし、Ａ（ｚ＿ｒ）を音響路６の音響インピーダンスとし、Ｅ（ｉｎ）を装置（ここでは印刷機）内騒音エネルギーとし、Ｅ（ｏｕｔ＿ｏ）を開口部５より放出される騒音エネルギーとし、Ｅ（ｏｕｔ＿ｒ）を音響路６放射口より放出されるエネルギーとすると、下記の式が成立する。
【００３６】
Ｅ（ｉｎ）＝Ｅ（ｏｕｔ＿ｏ）＋Ｅ（ｏｕｔ＿ｒ）…（１）
Ｅ（ｏｕｔ＿ｏ）／Ｅ（ｏｕｔ＿ｒ）＝Ａ（ｚ＿ｒ）／Ａ（ｚ＿ｏ）…（２）
（１）式及び（２）式より、（３）式が得られる。
【００３７】
Ｅ（ｏｕｔ＿ｏ）＝［Ａ（ｚ＿ｒ）／（Ａ（ｚ＿ｏ）＋Ａ（ｚ＿ｒ））］・Ｅ（ｉｎ）…（３）
すなわち、音響路６の音響インピーダンスを開口部５の音響インピーダンスより小さく（音響負荷を軽く）する（Ａ（ｚ＿ｏ）＞Ａ（ｚ＿ｒ））ことで、開口部５より放出される騒音エネルギーＥ（ｏｕｔ＿ｏ）を軽減することができる。より好適な形態は、Ａ（ｚ＿ｏ）＞＞Ａ（ｚ＿ｒ）とすることである。
【００３８】
打消し用スピーカ４ａは、本発明の第１消音音波発生部に対応し、音響路６内において騒音源収拾マイク１よりも下流側に設けられ、音源からの音波を消音するための逆位相の第１消音音波を発生させる。
【００３９】
第１信号遅延部７と周波数検出部９と第１音量制御部１０とは、本発明の第１制御部に対応し、騒音源収拾マイク１により検出された音波に基づいて、打消し用スピーカ４ａによる第１消音音波の発生タイミングと音量とを制御する。
【００４０】
具体的には、第１信号遅延部７は、騒音源収拾マイク１により検出された音波に基づく騒音信号を一定時間遅延させる。この第１信号遅延部７による遅延量は、打消し用スピーカ４ａにより第１消音音波が放射される（音圧に変換される）までの時間と音響路６内を騒音が進行する時間とが一致するように予め設定されている。
【００４１】
これにより、打消し用スピーカ４ａは、騒音が打消し用スピーカ４ａの位置に到達したときに、第１消音音波を発生させる。
【００４２】
すなわち、本実施例のアクティブ消音装置における第１制御部は、第１信号遅延部７を有することにより、騒音源収拾マイク１により検出された音波に基づいて、打消し用スピーカ４ａによる第１消音音波の発生タイミングを制御する。
【００４３】
なお、第１信号遅延部７は、例えばＦＩＲフィルタにより構成することができる。この場合において、第１信号遅延部７は、騒音信号を一定時間遅延させる機能のみならず、騒音源に含まれるアクティブ消音できない帯域を減衰させる機能を併せ持つことができる。
【００４４】
また、周波数検出部９は、騒音源収拾マイク１により検出された音波の騒音信号に基づいて、騒音の周波数を検出し、検出結果を周波数信号として第１音量制御部１０と第２音量制御部１１とに出力する。
【００４５】
第１音量制御部１０は、周波数検出部９により出力された周波数信号に基づいて、騒音の周波数に応じた音量を設定し、打消し用スピーカ４ａによる第１消音音波の音量を制御する。
【００４６】
すなわち、本実施例のアクティブ消音装置における第１制御部は、周波数検出部９と第１音量制御部１０とを有することにより、騒音源収拾マイク１により検出された音波の周波数に基づいて、打消し用スピーカ４ａによる第１消音音波の音量を制御する。
【００４７】
打消し用スピーカ４ｂは、本発明の第２消音音波発生部に対応し、音響路６内において騒音源収拾マイク１と打消し用スピーカ４ａとの間に設けられ、打消し用スピーカ４ａによる第１消音音波を消音するための逆位相の第２消音音波を発生させる。
【００４８】
第２信号遅延部８と周波数検出部９と第２音量制御部１１とは、本発明の第２制御部に対応し、騒音源収拾マイク１により検出された音波に基づいて、打消し用スピーカ４ｂによる第２消音音波の発生タイミングと音量とを制御する。
【００４９】
具体的には、第２信号遅延部８は、第１信号遅延部７により遅延させられた騒音信号をさらに一定時間遅延させる。この第２信号遅延部８による遅延量は、打消し用スピーカ４ｂにより第２消音音波が放射されるまでの時間と、音響路６内を第１消音音波が下流から上流に向かって進行して打消し用スピーカ４ｂの位置に到達するまでの時間とが一致するように予め設定されている。
【００５０】
これにより、打消し用スピーカ４ｂは、第１消音音波が打消し用スピーカ４ｂの位置に到達したときに、第２消音音波を発生させる。
【００５１】
すなわち、本実施例のアクティブ消音装置における第２制御部は、第２信号遅延部８を有することにより、騒音源収拾マイク１により検出された音波に基づいて、打消し用スピーカ４ｂによる第２消音音波の発生タイミングを制御する。
【００５２】
なお、第２信号遅延部８は、例えばＦＩＦＯ遅延等の単純なメモリー遅延により構成することができる。
【００５３】
第２音量制御部１１は、周波数検出部９により出力された周波数信号に基づいて、騒音の周波数に応じた音量を設定し、打消し用スピーカ４ｂによる第２消音音波の音量を制御する。
【００５４】
すなわち、本実施例のアクティブ消音装置における第２制御部は、周波数検出部９と第２音量制御部１１とを有することにより、騒音源収拾マイク１により検出された音波の周波数に基づいて、打消し用スピーカ４ｂによる第２消音音波の音量を制御する。
【００５５】
＜アクティブ消音装置の作用＞
次に、上述のように構成された本実施の形態の作用を説明する。図３は、本実施例のアクティブ消音装置の動作を説明する図である。まず、騒音源収拾マイク１は、音響路６を伝播する音波を検出し、検出した音波に基づく騒音信号を生成し、第１信号遅延部７と周波数検出部９に出力する。
【００５６】
第１信号遅延部７は、騒音源収拾マイク１により検出された音波に基づく騒音信号を一定時間遅延させる。この第１信号遅延部７による遅延量は、上述したように、打消し用スピーカ４ａにより第１消音音波が放射される（音圧に変換される）までの時間と音響路６内を騒音が進行する時間とが一致するように予め設定されている。
【００５７】
すなわち、騒音源収拾マイク１から打消し用スピーカ４ａまでの距離をＬ＿１とし、音の進行速度（約３４０ｍ／ｓｅｃ）をＣｓとすると、第１信号遅延部７は、騒音源収拾マイク１が音波を拾音してからｔ１（＝Ｌ＿１／Ｃｓ）経過後に、打消し用スピーカ４ａが第１消音音波を放射するように、騒音信号を遅延させる。
【００５８】
一方、周波数検出部９は、騒音源収拾マイク１により検出された音波の騒音信号に基づいて、騒音の周波数を検出する。従来のアクティブ消音装置が図７に示すように誤差検出マイク２を使用して消音するための音波の音量を適切な値に収束させていたのに対し、本実施例のアクティブ消音装置は、応答性を改善してリアルタイムな消音動作を実現するために、周波数検出を行う必要がある。
【００５９】
すなわち、本実施例のアクティブ消音装置は、騒音の周波数を検出し、周波数に応じた第１消音音波と第２消音音波の音量を設定し、リアルタイムな動作を可能としている。ここで、周波数検出部９は、周波数検出の方法として、例えばゼロクロス検出を行う。この場合に、周波数検出部９は、騒音信号から符号反転箇所を抽出し、この反転箇所の時間（サンプリング周期）をカウントし、カウント値を周波数信号として第１音量制御部１０と第２音量制御部１１とに出力する。第１音量制御部１０は、周波数信号が示すカウント値に基づいて音量を設定するための音量係数を算出し、打消し用スピーカ４ａによる第１消音音波の音量を制御する。
【００６０】
図４は、本実施例のアクティブ消音装置において騒音周波数に対し最も消音効果の得られる音量係数を第１消音音波と第２消音音波について示す図である。ただし、図４中における「ａ波」は第１消音音波を示すものとし、「ｂ波」は第２消音音波を示すものとする。
【００６１】
本実施例のアクティブ消音装置を実現するに際し、アクティブ消音効果が最大になる音量係数値を予め実験的に求めておくことにより、図４に示すようなグラフを作成することができ、これに基づいて補正量を決定することもできる。
【００６２】
なお、第１音量制御部１０と第２音量制御部１１とが音量係数の算出を行うものとして説明したが、周波数検出部９が周波数検出のみならず音量係数の算出まで行ってもよい。
【００６３】
このように、第１信号遅延部７が第１消音音波の発生タイミングを制御し、周波数検出部９と第１音量制御部１０とが第１消音音波の音量を制御することで、打消し用スピーカ４ａは、音源からの音波を消音するための逆位相の第１消音音波を適切なタイミングと音量で発生させる。
【００６４】
第２信号遅延部８は、第１信号遅延部７により遅延させられた騒音信号をさらに一定時間遅延させる。この第２信号遅延部８による遅延量は、上述したように、打消し用スピーカ４ｂにより第２消音音波が放射されるまでの時間と、音響路６内を第１消音音波が下流から上流に向かって進行して打消し用スピーカ４ｂの位置に到達するまでの時間とが一致するように予め設定されている。
【００６５】
すなわち、打消し用スピーカ４ａから打消し用スピーカ４ｂまでの距離をＬ＿２とし、音の進行速度をＣｓとすると、第２信号遅延部８は、騒音源収拾マイク１が音波を拾音してからｔ２（＝（Ｌ＿１＋Ｌ＿２）／Ｃｓ）経過後（すなわち、打消し用スピーカ４ａにより第１消音音波が放射されてからＬ＿２／Ｃｓ経過後）に、打消し用スピーカ４ｂが第２消音音波を放射するように、騒音信号を遅延させる。
【００６６】
これにより、打消し用スピーカ４ｂは、第１消音音波が打消し用スピーカ４ｂの位置に到達したときに、第２消音音波を発生させる。この第２消音音波は、第１消音音波と逆位相であり、騒音源からの音波と同位相である。
【００６７】
第２音量制御部１１は、周波数信号が示すカウント値に基づいて音量を設定するための音量係数を算出し、打消し用スピーカ４ｂによる第２消音音波の音量を制御する。
【００６８】
このように、第２信号遅延部８が第２消音音波の発生タイミングを制御し、周波数検出部９と第２音量制御部１１とが第２消音音波の音量を制御することで、打消し用スピーカ４ｂは、第１消音音波を消音するための逆位相の第２消音音波を適切なタイミングと音量で発生させる。
【００６９】
上述のとおり、本発明の実施例１の形態に係るアクティブ消音装置によれば、アクティブ消音が音波検出部（騒音源収拾マイク１）に干渉することによる発振現象（ハウリング）を防止することができる。これにより、本実施例のアクティブ消音装置は、ハウリングマージンが高いため、必要なアクティブ消音レベルを確保することができる。
【００７０】
さらに、本実施例のアクティブ消音装置は、収束系を持たないためリアルタイムな消音動作が可能である。すなわち、本実施例のアクティブ消音装置は、単純なアルゴリズム（データ遅延と音量係数乗算）で処理可能であり、処理デバイスを安価に抑えることができる。
【００７１】
図５は、本実施例のアクティブ消音装置のスィープサイン波による音圧周波数特性を示す波形図であり、騒音源収拾マイク１により拾音した音圧レベルと図示されない音響路６の放射口に設けた確認用マイクにより拾音した音圧レベルとをアクティブ消音装置を動作させた場合と動作させない場合のそれぞれについてＦＦＴ解析した様子を表している。
【００７２】
なお、図５中におけるＡＮＣはアクティブノイズコントロールを示す。すなわち、ＡＮＣ＿Ｏｎはアクティブ消音装置を動作させた場合の波形であり、ＡＮＣ＿Ｏｆｆはアクティブ消音装置を動作させていない場合の波形である。
【００７３】
図５に示すように、騒音源収拾マイク１により拾音される音圧レベルは、アクティブ消音装置をオンした場合とオフした場合とで周波数特性に大きな差異は無い。しかしながら、音響路６の放射口において確認される音圧は、アクティブ消音装置をオンした場合に消音効果帯域において明らかに音圧レベルが低下しており、消音効果が認められる。
【００７４】
また、図６は、本実施例のアクティブ消音装置のスィープサイン波による各部の音波波形を示す図である。図６の左側に示す２つの波形は、アクティブ消音装置がオフ時（上側の波形）とオン時（下側の波形）の音源電流波形であり、オン時とオフ時において差異は無い。この音源は、騒音源として擬似騒音源スピーカを実験用に配置したものであり、電気的特性として１９０Ｈｚあたりに共振周波数を有しているため、図６に示すような窪んだ形状の波形となっている。
【００７５】
図６の真ん中に示す２つの波形は、アクティブ消音装置がオフ時（上側の波形）とオン時（下側の波形）の騒音源収拾マイク１により拾音される音波波形である。オン時の波形が示すように、発振現象（ハウリング）は生じていない。
【００７６】
また、図６の右側に示す２つの波形は、アクティブ消音装置がオフ時（上側の波形）とオン時（下側の波形）の音響路６放射口における音波波形であり、オン時において音圧レベルが低減していることがわかる。
【００７７】
さらに、本実施例のアクティブ消音装置は、第１制御部に周波数検出部９を備えていることで、音源からの音波の周波数に対応した効果的な消音レベルに制御することができるとともに、従来のようなフィードバック制御による収束系を使用して音量制御を行う場合よりも、よりリアルタイムに消音動作を行うことができる。
【００７８】
また、本実施例のアクティブ消音装置は、第２制御部に周波数検出部９を備えていることで、第１消音音波を消音するための第２消音音波について、音源からの音波の周波数に対応した効果的な消音レベルに制御することができる。
【００７９】
また、本実施例のアクティブ消音装置は、密閉できない開口部５よりも音響インピーダンスの小さな音響路６を設けることにより、内部騒音を効果的に音響路に誘導し、アクティブ消音を行うことができる。
【００８０】
さらに、本実施例のアクティブ消音装置は、上流側から下流側に向かって断面積が漸増する形状（例えばラッパ形状）の音響路６を備えることで音響インピーダンスを小さくすることができ、内部騒音を効果的に音響路６に誘導してアクティブ消音を行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【００８１】
本発明に係るアクティブ消音装置は、例えば画像形成装置や孔版印刷装置等の印刷機、自動車、クーラー、エアコン等の騒音を発する機器・装置類に利用可能である。
【符号の説明】
【００８２】
１ 騒音源収拾マイク
２ 誤差検出マイク
３ アクティブノイズ制御部
４，４ａ，４ｂ 打消し用スピーカ
５ 開口部
６ 音響路
７ 第１信号遅延部
８ 第２信号遅延部
９ 周波数検出部
１０ 第１音量制御部
１１ 第２音量制御部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
音源からの音波を伝播させる音響路と、
前記音響路内に設けられ、前記音響路を伝播する音波を検出する音波検出部と、
前記音響路内において前記音波検出部よりも下流側に設けられ、前記音源からの音波を消音するための逆位相の第１消音音波を発生させる第１消音音波発生部と、
前記音波検出部により検出された音波に基づいて、前記第１消音音波の発生タイミングと音量とを制御する第１制御部と、
前記音響路内において前記音波検出部と前記第１消音音波発生部との間に設けられ、前記第１消音音波を消音するための逆位相の第２消音音波を発生させる第２消音音波発生部と、
前記音波検出部により検出された音波に基づいて、前記第２消音音波の発生タイミングと音量とを制御する第２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】
前記第１制御部は、前記音波検出部により検出された音波の周波数に基づいて、前記第１消音音波の音量を制御することを特徴とする請求項１記載のアクティブ消音装置。
【請求項３】
前記第２制御部は、前記音波検出部により検出された音波の周波数に基づいて、前記第２消音音波の音量を制御することを特徴とする請求項１又は請求項２記載のアクティブ消音装置。
【請求項４】
前記音響路は、前記音源からの音波を外部に放出する他の開口部に比して音響インピーダンスが小さいことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載のアクティブ消音装置。
【請求項５】
前記音響路は、上流側から下流側に向かって断面積が漸増する形状を有することを特徴とする請求項４記載のアクティブ消音装置。
【請求項１】
音源からの音波を伝播させる音響路と、
前記音響路内に設けられ、前記音響路を伝播する音波を検出する音波検出部と、
前記音響路内において前記音波検出部よりも下流側に設けられ、前記音源からの音波を消音するための逆位相の第１消音音波を発生させる第１消音音波発生部と、
前記音波検出部により検出された音波に基づいて、前記第１消音音波の発生タイミングと音量とを制御する第１制御部と、
前記音響路内において前記音波検出部と前記第１消音音波発生部との間に設けられ、前記第１消音音波を消音するための逆位相の第２消音音波を発生させる第２消音音波発生部と、
前記音波検出部により検出された音波に基づいて、前記第２消音音波の発生タイミングと音量とを制御する第２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】
前記第１制御部は、前記音波検出部により検出された音波の周波数に基づいて、前記第１消音音波の音量を制御することを特徴とする請求項１記載のアクティブ消音装置。
【請求項３】
前記第２制御部は、前記音波検出部により検出された音波の周波数に基づいて、前記第２消音音波の音量を制御することを特徴とする請求項１又は請求項２記載のアクティブ消音装置。
【請求項４】
前記音響路は、前記音源からの音波を外部に放出する他の開口部に比して音響インピーダンスが小さいことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載のアクティブ消音装置。
【請求項５】
前記音響路は、上流側から下流側に向かって断面積が漸増する形状を有することを特徴とする請求項４記載のアクティブ消音装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−１６３６０８（Ｐ２０１２−１６３６０８Ａ）
【公開日】平成２４年８月３０日（２０１２．８．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２１６６６（Ｐ２０１１−２１６６６）
【出願日】平成２３年２月３日（２０１１．２．３）
【出願人】（０００２５０５０２）理想科学工業株式会社 (1,191)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月３０日（２０１２．８．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月３日（２０１１．２．３）
【出願人】（０００２５０５０２）理想科学工業株式会社 (1,191)
【Ｆターム（参考）】
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