(57)【要約】【課題】簡易な構成によって複数の騒音キャンセル位置の騒音をキャンセルする「能動型騒音制御システム」を提供する。【解決手段】信号処理ブロック１１は、第１マイク１３からの入力音を用いて適応させた伝達関数を用いてユーザの右耳の位置で騒音をキャンセルする音を生成して、超指向性の第１スピーカ１２から右耳の位置に向けて出力すると共に、第２マイク１５からの入力音を用いて適応させた伝達関数を用いてユーザの左耳の位置で騒音をキャンセルする音を生成して、超指向性の第２スピーカ１４から左耳の位置に向けて出力する。第１スピーカ１２の指向性、配置は、第１スピーカ１２の出力音が左耳、第２マイク１５に伝搬しないように設定し、第２スピーカ１４の指向性、配置は、第２スピーカ１４の出力音が右耳、第１マイク１３に伝搬しないように設定する。【選択図】図３
2020140044.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
騒音を低減する能動型騒音制御システムであって、
相互に異なる位置であるｎ(但し、ｎ≧2）個の騒音キャンセル位置の各々にそれぞれ対応して設けられたｎ個の系統を有し、
各系統は、マイクと、前記騒音を表す騒音信号を入力とする適応フィルタと、前記適フィルタの出力を騒音キャンセル音として当該系統に対応する騒音キャンセル位置に向けて出力する超指向性スピーカとを備え、
各系統の前記適応フィルタは、当該系統の超指向性スピーカから出力される騒音キャンセル音によって、当該系統に対応する騒音キャンセル位置で騒音がキャンセルされるように、当該適応フィルタの伝達関数を当該系統のマイクからの入力音を用いて適応させ、
前記各系統の超指向性スピーカの指向性と配置は、他の系統に対応する騒音キャンセル位置と他の系統のマイクに、当該超指向性スピーカが出力する騒音キャンセル音が伝搬しないように設定されていることを特徴とする能動型騒音制御システム。
【請求項２】
請求項１記載の能動型騒音制御システムであって、
前記ｎ個の騒音キャンセル位置の各々は、ユーザの左耳の位置と右耳の位置との２個の騒音キャンセル位置であることを特徴とする能動型騒音制御システム。
【請求項３】
自動車に搭載された、請求項１記載の能動型騒音制御システムであって、
前記ｎ個の騒音キャンセル位置の各々は、前記自動車の座席に着座したユーザの耳の位置であり、
各系統の超指向性スピーカは、前記自動車の車内の、当該系統に対応する騒音キャンセル位置の前方の天井に、当該系統に対応する騒音キャンセル位置の方向を向けて設置されていることを特徴とする能動型騒音制御システム。
【請求項４】
自動車に搭載された、請求項１記載の能動型騒音制御システムであって、
前記各系統は、前記自動車の座席に着座したユーザの耳の位置に対応し、
各系統は、前記超指向性スピーカを複数備えると共に、当該系統に対応するユーザの耳の位置を検出する位置検出手段と、騒音キャンセル位置設定手段を有し、
各系統の複数の超指向性スピーカは、前記自動車の車内の前記座席の前方の天井に前後方向に並べて設置されており、
各系統の騒音キャンセル位置設定手段は、位置検出手段が検出したユーザの耳の位置に応じて、騒音キャンセル音を出力する超指向性スピーカを切り替えることにより、当該系統に対応するユーザの耳の位置に当該系統に対応する騒音キャンセル位置を設定することを特徴とする能動型騒音制御システム。
【請求項５】
自動車に搭載された、請求項１記載の能動型騒音制御システムであって、
前記各系統は、前記自動車の座席に着座したユーザの耳の位置に対応し、
各系統は、前記超指向性スピーカを向きを変更するアクチュエータと、当該系統に対応するユーザの耳の位置を検出する位置検出手段と、騒音キャンセル位置設定手段とを有し、
各系統の騒音キャンセル位置設定手段は、位置検出手段が検出したユーザの耳の位置に応じて、前記アクチュエータによって超指向性スピーカの向きを変更することにより、当該系統に対応するユーザの耳の位置に当該系統に対応する騒音キャンセル位置を設定することを特徴とする能動型騒音制御システム。
【請求項６】
請求項３、４または５記載の能動型騒音制御システムであって、
前記ｎ個の騒音キャンセル位置の各々は、前記自動車の所定の座席に着座した単一のユーザの左耳の位置と右耳の位置との２個の騒音キャンセル位置であることを特徴とする能動型騒音制御システム。
【請求項７】
請求項１、２、３、４、５または６記載の能動型騒音制御システムであって、
前記騒音の低周波数帯域について、騒音をキャンセルする低周波数帯域騒音キャンセル装置を備えたことを特徴とする能動型騒音制御システム。
【請求項８】
請求項１、２、３、４、５、６または７記載の能動型騒音制御システムであって、
前記各系統は、補助フィルタを備え、
前記各系統の適応フィルタは、前記マイクからの入力音と補助フィルタの出力の差をエラーとして、所定の適応アルゴリズムによって当該適応フィルタの伝達関数を更新し、
前記各系統の補助フィルタには、予め伝達関数が設定されており、当該伝達関数は、設定時において、当該系統に対応する騒音キャンセル位置で騒音がキャンセルされる伝達関数が適応フィルタに設定されているときに、前記マイクからの入力音と当該補助フィルタの出力の差が無くなる伝達関数であることを特徴とする能動型騒音制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、騒音を打ち消す騒音キャンセル音を放射することにより騒音を低減する能動型騒音制御(ANC;Active Noise Control）の技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
騒音を打ち消す騒音キャンセル音を放射することにより騒音を低減する能動型騒音制御の技術としては、騒音キャンセル位置の近傍に配置したマイクとスピーカと、適応フィルタと、予めスピーカからマイクまでの伝達関数を設定した推定フィルタと、補助フィルタとを設け、騒音源の出力信号もしくは当該出力信号を疑似した信号である騒音信号を適応フィルタを通してスピーカから出力する騒音キャンセル音を生成すると共に、適応フィルタの伝達関数を、マイクの出力を補助フィルタを用いて補正したエラー信号と、推定フィルタを通した騒音信号とを用いて適応する技術が知られている（たとえば、特許文献１）。
【０００３】
ここで、この技術では、補助フィルタには、騒音源から騒音キャンセル位置までの伝達関数と騒音源からマイクまでの伝達関数の差と、スピーカから騒音キャンセル位置までの伝達関数とスピーカからマイクまでの伝達関数の差を補正する伝達関数が予め設定されており、このような補助フィルタを用いることにより、マイクの位置と異なる騒音キャンセル位置において、騒音をキャンセルすることができるようになる。
【０００４】
また、複数の騒音キャンセル位置のそれぞれに対応する、マイクとスピーカと適応フィルタと推定フィルタと補助フィルタのセットを設け、上述した技術を用いて、各セットにおいて対応する騒音キャンセル位置で騒音をキャンセルする騒音キャンセル音を出力することにより、騒音源から発生する騒音を、複数の騒音キャンセル位置のそれぞれにおいてキャンセルする技術も知られている(同特許文献１）。
【０００５】
また、本発明に関する技術としては、指向性の高い音場を形成する超指向性スピーカの技術（たとえば、特許文献２）や、第１の超指向性スピーカを用いてユーザの左耳にだけ聞こえるように音を出力し、第２の超指向性スピーカを用いてユーザの右耳にだけ聞こえるように音を出力する技術が知られている（たとえば、特許文献３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１８-  ７１７７０号公報
【特許文献２】特開２００４-１１２２１２号公報
【特許文献３】特開２００６-０８１１１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述の技術によって、複数の騒音キャンセル位置のそれぞれに対応する、マイクとスピーカのセットを設けて、各騒音キャンセル位置で騒音をキャンセルする場合、各セットのスピーカから出力される騒音キャンセル音の、他のセットに対応する騒音キャンセル位置や他のセットのマイクへの伝搬が発生するため、各騒音キャンセル位置の騒音キャンセル音の生成には、当該伝搬を考慮した比較的複雑な構成が必要となる。また、より多くの音が各騒音キャンセル位置の騒音のキャンセルに関わることになるため、周辺状況の変動による、予め設定した推定フィルタや補助フィルタの伝達関数の所要の伝達関数からの大きな乖離が生じ易くなり、充分な騒音のキャンセルを行うことができなくなる場合もある。
【０００８】
そこで、本発明は、比較的簡易な構成において、複数の騒音キャンセル位置の騒音をキャンセルすることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題達成のために、本発明は、騒音を低減する能動型騒音制御システムに、相互に異なる位置であるｎ(但し、ｎ≧2）個の騒音キャンセル位置の各々にそれぞれ対応して設けられたｎ個の系統を設け、各系統に、マイクと、前記騒音を表す騒音信号を入力とする適応フィルタと、前記適フィルタの出力を騒音キャンセル音として当該系統に対応する騒音キャンセル位置に向けて出力する超指向性スピーカとを備えたものである。ここで、各系統の前記適応フィルタは、当該系統の超指向性スピーカから出力される騒音キャンセル音によって、当該系統に対応する騒音キャンセル位置で騒音がキャンセルされるように、当該適応フィルタの伝達関数を当該系統のマイクからの入力音を用いて適応させる。また、前記各系統の超指向性スピーカの指向性と配置は、他の系統に対応する騒音キャンセル位置と他の系統のマイクに、当該超指向性スピーカが出力する騒音キャンセル音が伝搬しないように設定する。
【００１０】
ここで、このような能動型騒音制御は、前記ｎ個の騒音キャンセル位置の各々を、ユーザの左耳の位置と右耳の位置との２個の騒音キャンセル位置としてもよい。
また、このような能動型騒音制御システムを、自動車に搭載された能動型騒音制御システムとし、前記ｎ個の騒音キャンセル位置の各々を、前記自動車の座席に着座したユーザの耳の位置とし、各系統の超指向性スピーカを、前記自動車の車内の、当該系統に対応する騒音キャンセル位置の前方の天井に、当該系統に対応する騒音キャンセル位置の方向を向けて設置してもよい。
【００１１】
または、このような能動型騒音制御システムを、自動車に搭載された能動型騒音制御システムとし、前記各系統を、前記自動車の座席に着座したユーザの耳の位置に対応するものとし、各系統に、前記超指向性スピーカを複数備えると共に、当該系統に対応するユーザの耳の位置を検出する位置検出手段と、騒音キャンセル位置設定手段を備え、各系統の複数の超指向性スピーカを、前記自動車の車内の前記座席の前方の天井に前後方向に並べて設置し、各系統の騒音キャンセル位置設定手段において、位置検出手段が検出したユーザの耳の位置に応じて、騒音キャンセル音を出力する超指向性スピーカを切り替えることにより、当該系統に対応するユーザの耳の位置に当該系統に対応する騒音キャンセル位置を設定するようにしてもよい。
【００１２】
または、このような能動型騒音制御システムを、自動車に搭載された能動型騒音制御システムとし、前記各系統を、前記自動車の座席に着座したユーザの耳の位置に対応するものとし、各系統に、前記超指向性スピーカを向きを変更するアクチュエータと、当該系統に対応するユーザの耳の位置を検出する位置検出手段と、騒音キャンセル位置設定手段とを設け、各系統の騒音キャンセル位置設定手段において、位置検出手段が検出したユーザの耳の位置に応じて、前記アクチュエータによって超指向性スピーカの向きを変更することにより、当該系統に対応するユーザの耳の位置に当該系統に対応する騒音キャンセル位置を設定するようにしてもよい。
【００１３】
また、以上のような自動車に搭載された能動型騒音制御システムは、前記ｎ個の騒音キャンセル位置の各々を、前記自動車の所定の座席に着座した単一のユーザの左耳の位置と右耳の位置との２個の騒音キャンセル位置としてもよい。
【００１４】
また、以上の能動型騒音制御システムに、さらに、前記騒音の低周波数帯域について、騒音をキャンセルする低周波数帯域騒音キャンセル装置を設けるようにしてもよい。
また、以上の能動型騒音制御システムは、前記各系統に、補助フィルタを設け、前記各系統の適応フィルタを、前記マイクからの入力音と補助フィルタの出力の差をエラーとして、所定の適応アルゴリズムによって当該適応フィルタの伝達関数を更新するものとし、前記各系統の補助フィルタを、予め伝達関数が設定されたものとし、当該伝達関数を、設定時において、当該系統に対応する騒音キャンセル位置で騒音がキャンセルされる伝達関数が適応フィルタに設定されているときに、前記マイクからの入力音と当該補助フィルタの出力の差が無くなる伝達関数としてよい。
【００１５】
以上のような能動型騒音制御システムによれば、各系統の超指向性スピーカの指向性と配置は、他の系統に対応する騒音キャンセル位置と他の系統のマイクに、当該超指向性スピーカが出力する騒音キャンセル音が伝搬しないように設定されているので、各系統において、他の系統から出力される騒音キャンセル音を考慮する必要がなくなり、比較的簡易な構成において、複数の騒音キャンセル位置の騒音をキャンセルすることができる。
【００１６】
また、超指向性スピーカの出力する騒音キャンセル音の伝達関数は、超指向性スピーカの出力する騒音キャンセル音の音響ビームの外の状況の変動の影響を受けづらいので、周囲状況の変動による能動型騒音制御システムの性能の劣化を抑制することができる。
【発明の効果】
【００１７】
以上のように、本発明によれば、比較的簡易な構成において、複数の騒音キャンセル位置の騒音をキャンセルすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態に係る能動型騒音制御システムの構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施形態に係るスピーカの特性を示す図である。
【図３】本発明の実施形態に係る能動型騒音制御システムのスピーカとマイクの配置を示す図である。
【図４】本発明の実施形態に係る信号処理ブロックの構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の実施形態に係る補助フィルタの伝達関数の学習の構成を示すブロック図である。
【図６】本発明の実施形態に係る学習用マイクの配置例を示す図である。
【図７】本発明の実施形態に係る能動型騒音制御システムの他の構成例を示す図である。
【図８】本発明の実施形態に係る信号処理ブロックの他の構成例を示すブロック図である。
【図９】本発明の実施形態に係る能動型騒音制御システムの他の構成例を示す図である。
【図１０】本発明の実施形態に係る信号処理ブロックの他の構成例を示すブロック図である。
【図１１】本発明の実施形態に係る能動型騒音制御システムの他の構成例を示す図である。
【図１２】本発明の実施形態に係る能動型騒音制御システムの他の構成例を示す図である。
【図１３】本発明の実施形態に係る能動型騒音制御システムの他の構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態について説明する。
図１に、本実施形態に係る能動型騒音制御システムの構成を示す。
図示するように能動型騒音制御システム１は、信号処理ブロック１１、第１スピーカ１２、第１マイク１３、第２スピーカ１４、第２マイク１５を備えている。
そして、能動型騒音制御システム１は、自動車に搭載されるシステムであり、自動車に搭乗したユーザの右耳の位置を第１キャンセルポイント、ユーザの左耳の位置を第２キャンセルポイントとして、２つのキャンセルポイントのそれぞれにおいて騒音源２の発生する騒音をキャンセルするシステムである。
【００２０】
ここで、第１スピーカ１２、第２スピーカ１４は、超指向性スピーカであり、本実施形態では、超音波を用いて超指向性を実現するパラメトリックスピーカを用いる。
図２ａ、ｂに、本実施形態において、第１スピーカ１２、第２スピーカ１４として用いるパラメトリックスピーカの指向特性を示す。図２ａは、パラメトリックスピーカの軸方向をｙ方向、ｙ方向と垂直な方向をｘ方向としてパラメトリックスピーカの音圧分布を示したものであり、図２ｂは、パラメトリックスピーカの軸上の音圧分布を示したものである。
【００２１】
図示するように、本実施形態では、パラメトリックスピーカからの軸方向の距離が10cmから30cmの範囲において回折現象により音圧レベルが低くなり、40cmから60cmの範囲において音圧レベルが大きなレベルで安定する、音響ビームの幅が、10cmから20cm程度のパラメトリックスピーカを第１スピーカ１２、第２スピーカ１４として用いる。
【００２２】
さて、図３ａ１、ａ２に示すように、第１スピーカ１２は、自動車車内天井の、騒音キャンセルの対象とするユーザ（図では、右前席のユーザ）の右耳前方の位置に、第１スピーカ１２の音響ビームの軸上にユーザの右耳が位置するように設置し、第２スピーカ１４は、自動車車内天井の、ユーザの左耳前方の位置に、第２スピーカ１４の音響ビームの軸上にユーザの左耳が位置するように設置する。また、第１スピーカ１２からユーザの右耳までの距離と、第２スピーカ１４からユーザの左耳までの距離は、40cmから60cmの範囲内の距離となるように第１スピーカ１２、第２スピーカ１４は設置する。
【００２３】
ここで、このように設置されたま第１スピーカ１２の音響ビームと第２スピーカ１４の音響ビームとは、相互に重複することなく自動車の後方向に向かって進むこととなる。
また、図３ｂ１、ｂ２に示すように、ユーザの着席しているシートの移動に関わらずに、できるだけ、第１スピーカ１２の音響ビームの軸に近い位置にユーザの右耳が位置し、第２スピーカ１４の音響ビームの軸に近い位置にユーザの左耳が位置すると共に、できるだけ、第１スピーカ１２からユーザの右耳までの距離と、第２スピーカ１４からユーザの左耳までの距離とが40cmから60cmの範囲内の距離となるように第１スピーカ１２、第２スピーカ１４は設置する。
【００２４】
また、図２ａ１、ａ２、ｂ１、ｂ２に示すように、第１マイク１３は、ユーザの前方の天井の第１スピーカ１２の右側の、第１スピーカ１２よりもユーザよりの位置に設置し、第２マイク１５はユーザの前方の天井の第２スピーカ１４の左側の、第２スピーカ１４よりもユーザよりの位置に設置する。
【００２５】
ここで、以上のような第１スピーカ１２、第２スピーカ１４、第１マイク１３、第２マイク１５の配置により、第１スピーカ１２の出力する音は、第２マイク１５とユーザの左耳に伝搬せず、第２スピーカ１４の出力する音は、第１マイク１３とユーザの右耳に伝搬しない。
【００２６】
図１に戻り、能動型騒音制御システム１の信号処理ブロック１１は、騒音源２の発生する騒音を表す騒音信号x(n)と、第１マイク１３でピックアップした音声信号である第１マイクエラー信号err1(n)と、第２マイク１５でピックアップした音声信号である第２マイクエラー信号err2(n)とを用いて、第１キャンセルポイントにおいて騒音源２の発生する騒音をキャンセルする第１キャンセル音信号CA1(n)を生成し第１スピーカ１２からキャンセル音として出力すると共に、第２キャンセルポイントにおいて騒音源２の発生する騒音をキャンセルする第２キャンセル音信号CA2(n)を生成し第２スピーカ１４からキャンセル音として出力する。
【００２７】
次に、図４に、能動型騒音制御システム１の信号処理ブロック１１の構成を示す。
図示するように、信号処理ブロック１１は、第１スピーカ１２、第１マイク１３と共に第１キャンセルポイントに関わる処理を行う第１信号処理部１１１と、第２スピーカ１４、第２マイク１５と共に第２キャンセルポイントに関わる処理を行う第２信号処理部１１２とを備えている。
【００２８】
そして、図示するように、第１信号処理部１１１は、予め伝達関数H(z)が設定された補助フィルタ１１１１、可変フィルタ１１１２、適応アルゴリズム実行部１１１３、予め伝達関数S^(z)が設定された推定フィルタ１１１４、減算器１１１５を備えている。
【００２９】
このような第１信号処理部１１１の構成において、入力した騒音信号x(n)は、可変フィルタ１１１２を通って第１キャンセル音信号CA1(n)として第１スピーカ１２に出力される。
【００３０】
また、入力した騒音信号x(n)は補助フィルタ１１１１を通って減算器１１１５に送られ、減算器１１１５は第１マイク１３でピックアップした第１マイクエラー信号err1(n)から補助フィルタ１１１１の出力を減算し、エラーとして、適応アルゴリズム実行部１１１３に出力する。
【００３１】
次に、可変フィルタ１１１２と適応アルゴリズム実行部１１１３と推定フィルタ１１１４はFiltered-X適応フィルタを構成している。
また、推定フィルタ１１１４には、実測等により算定した第１スピーカ１２入力から第１マイク１３出力までの伝達関数を表す伝達特性S^(z)が予め設定されており、入力した騒音信号x(n)は推定フィルタ１１１４を通って適応アルゴリズム実行部１１１３に入力する。
【００３２】
そして、適応アルゴリズム実行部１１１３は、推定フィルタ１１１４で伝達関数S^(z)を通った騒音信号x(n)と減算器１１１５から出力されるエラーとを入力として、NLMSやLMSなどの適応アルゴリズムを実行し、エラーが０となるように可変フィルタ１１１２の伝達関数W(z)を更新する。
【００３３】
次に、第１信号処理部１１１の補助フィルタ１１１１の伝達関数H(z)は、予め第１段階の学習処理と第２段階の学習処理を行うことにより設定する。
第１段階の学習処理は、第１信号処理部１１１を図５ａに示す第１段階第１学習処理部３１に、第１マイク１３を第１学習用マイク４１に置き換えた構成において行う。
第１学習用マイク４１は、標準的にユーザの右耳の位置となる位置に配置する。ここで、第１学習用マイク４１の配置は、たとえば、図６ａ、ｂに示すように、フロントシートに着座させたダミー人形の右耳の位置に第１学習用マイク４１を設置することにより行う。
【００３４】
図５ａに示すように第１段階第１学習処理部３１は、図４に示した第１信号処理部１１１から、補助フィルタ１１１１と減算器１１１５を排して、推定フィルタ１１１４を伝達関数Sv^(z)が設定された推定フィルタ３１１に置換し、第１学習用マイク４１の出力をエラーとして適応アルゴリズム実行部１１１３に入力した構成を備えている。ただし、伝達関数Sv^(z)は、第１スピーカ１２の入力から第１学習用マイク４１の出力までの伝達関数を表す。
【００３５】
そして、このような構成において、適応アルゴリズム実行部１１１３による適応動作によって可変フィルタ１１１２の伝達関数W(z)を収束安定させ、収束安定した伝達関数W(z)を第１段階の学習処理の結果として得る。
【００３６】
次に、第２段階の学習処理は、第１信号処理部１１１を図５ｂに示す第２段階第１学習処理部３３に置き換えた構成において設定する。
第２段階第１学習処理部３３は、第１段階の学習処理の結果として得た伝達関数W(z)を伝達関数として設定したフィルタ３３１と、可変フィルタ３３２と、適応アルゴリズム実行部３３３と、減算器３３４を備えている。
【００３７】
第２段階第１学習処理部３３に入力した騒音信号x(n)は、フィルタ３３１を通って第１スピーカ１２に出力される。
また、入力した騒音信号x(n)は可変フィルタ３３２を通って減算器３３４に送られ、減算器３３４は第１マイク１３でピックアップした信号から可変フィルタ３３２の出力を減算し、エラーとして、適応アルゴリズム実行部３３３に出力する。
【００３８】
そして、このような構成において、適応アルゴリズム実行部３３３による適応動作によって可変フィルタ３３２の伝達関数H(z)を収束安定させ、収束安定した伝達関数H(z)を、信号処理ブロック１１の第１信号処理部１１１の補助フィルタ１１１１の伝達関数H(z)として設定する。
【００３９】
次に、第２信号処理部１１２は、以上の第１信号処理部１１１の説明において、第１信号処理部１１１を第２信号処理部１１２に、第１マイク１３を第２マイク１５に、第１スピーカ１２を第２スピーカ１４に、第１段階第１学習処理部３１を第１段階第２学習処理部３２に、第２段階第１学習処理部３３を第２段階第２学習処理部３４に、第１学習用マイク４１を第２学習用マイク４２に読み替えた構成を備えている。
【００４０】
ただし、第２学習用マイク４２は、たとえば、図６ａ、ｂに示すように、フロントシートに着座させたダミー人形の左耳の位置に設置することなどにより、標準的にユーザの左耳の位置となる位置に配置する。
【００４１】
以上、本発明の実施形態について説明した。
このように本実施形態によれば、超指向性スピーカである第１スピーカ１２の指向性と配置は、第２キャンセルポイントと第２マイク１５に伝搬しないように設定され、超指向性スピーカである第２スピーカ１４の指向性と配置は、第１キャンセルポイントと第１マイク１３に伝搬しないように設定されているので、図４に示した第１信号処理部１１１の構成や、図５に示した第１信号処理部１１１の補助フィルタ１１１１の学習の構成を、第２スピーカ１４から出力される騒音キャンセル音を考慮しない比較的簡易な構成とすることができると共に、第２信号処理部１１２の構成や、第２信号処理部１１２の補助フィルタ１１１１の学習の構成を、第１スピーカ１２から出力される騒音キャンセル音を考慮しない比較的簡易な構成とすることができる。
【００４２】
また、超指向性スピーカである第１スピーカ１２、第２スピーカ１４の出力する騒音キャンセル音の伝達関数は騒音キャンセル音の音響ビームの外の状況の変動の影響を受けづらく、軸方向の位置の違いについては音圧の変化が小さいので、周囲状況の変動による、推定フィルタ１１１４や補助フィルタ１１１１の伝達関数の所要の伝達関数からの乖離を抑えて能動型騒音制御システム１の性能の劣化を抑制することができる。
【００４３】
また、第１スピーカ１２、第２スピーカ１４として超指向性スピーカを用いているので、第１スピーカ１２、第２スピーカ１４が出力する騒音キャンセル音が、キャンセルポイントとした耳と異なる耳、または、キャンセルポイントとした耳を持つユーザ以外の人に漏れ聞こえてしまうこともない。
【００４４】
ところで、以上の実施形態は、図７ａ、ｂに示すように、第１キャンセル音信号CA1(n)を選択的に出力可能な複数の第１スピーカ１２を、自動車の天井に前後方向に並べて設け、シートの移動などに伴うユーザ移動に伴って、第１キャンセル音信号CA1(n)を出力する第１スピーカ１２を、音響ビームの軸に最も近い位置にユーザの右耳が位置することとなる第１スピーカ１２に切り替えるようにしてもよい。また、同様に、第２キャンセル音信号CA2(n)を選択的に出力可能な複数の第２スピーカ１４を、図７ａ、ｂに示すように、自動車の天井に前後方向に並べて設け、シートの移動などに伴うユーザ移動に伴って、第２キャンセル音信号CA2(n)を出力する第２スピーカ１４を、音響ビームの軸に最も近い位置にユーザの右耳が位置することとなる第２スピーカ１４に切り替えるようにしてもよい。
【００４５】
ここで、このように第１スピーカ１２や第２スピーカ１４を複数設ける場合には、図７ａ、ｂに示すようにユーザを撮影する車内カメラ５１を設け、車内カメラ５１で撮影した映像からユーザの右耳や左耳の位置を検出するようにしてもよい。または、シートの位置やバックレストの傾きを検出するセンサを設け、センサで検出したシートの位置やバックレストの傾きから、ユーザの右耳や左耳の位置を推定するようにしてもよい。
【００４６】
また、図７のように複数の第１スピーカ１２を設ける場合には、図８に示すように第１信号処理部１１１には、可変フィルタ１１１２から第１キャンセル音信号CA1(n)を出力する第１スピーカ１２を切り替えるセレクタ８１と、各第１スピーカ１２に対応する複数の補助フィルタ１１１１と、いずれかの補助フィルタ１１１１の出力を選択して減算器１１１５に出力するセレクタ８２を設け、各補助フィルタ１１１１には、対応する第１スピーカ１２を用いて学習した伝達関数H(z)を設定する。また、セレクタ８２を、セレクタ８１が第１キャンセル音信号CA1(n)を出力している第１スピーカ１２に対応する補助フィルタ１１１１の出力を選択して減算器１１１５に出力するように制御する。
【００４７】
また、第２信号処理部１１２も同様に構成する。
または、以上の実施形態は、図９ａ、ｂに示すように、第１スピーカ１２を向きを変更するアクチュエータ５２を設け、シートの移動やバックレストの傾きの変化などに伴うユーザ移動に伴って、第１スピーカ１２の向きを、音響ビームの軸に最も近い位置にユーザの右耳が位置することとなる向きに変化させるようにしてもよい。また、同様に、第２スピーカ１４を向きを変更するアクチュエータ５２を設け、シートの移動やバックレストの傾きの変化などに伴うユーザ移動に伴って、第２スピーカ１４の向きを、音響ビームの軸に最も近い位置にユーザの左耳が位置することとなる向きに変化させるようにしてもよい。
【００４８】
ここで、このように第１スピーカ１２や第２スピーカ１４を向きを可変に設ける場合にも、ユーザを撮影する車内カメラ５１を設け、車内カメラ５１で撮影した映像からユーザの右耳や左耳の位置を検出するようにしてもよい。または、シートの位置やバックレストの傾きを検出するセンサを設け、センサで検出したシートの位置やバックレストの傾きから、ユーザの右耳や左耳の位置を推定するようにしてもよい。
【００４９】
また、図９のように第１スピーカ１２を向きを可変に設ける場合には、図１０に示すように第１信号処理部１１１には、第１スピーカ１２の各向きに対応する複数の補助フィルタ１１１１と、いずれかの補助フィルタ１１１１の出力を選択して減算器１１１５に出力するセレクタ８３を設け、各補助フィルタ１１１１には、第１スピーカ１２を対応する向きとして学習した伝達関数H(z)を設定する。また、セレクタ８３を、第１スピーカ１２の向きに対応する補助フィルタ１１１１の出力を選択して減算器１１１５に出力するように制御する。
【００５０】
また、第２信号処理部１１２も同様に構成する。
ところで、本実施形態において第１スピーカ１２、第２スピーカ１４として用いたパラメトリックスピーカは低周波数帯域の再生特性が悪い場合が多い。
そこで、以上の実施形態は、能動型騒音制御システム１では、騒音源２の騒音の低周波数帯域を除く帯域について騒音のキャンセルと行い、騒音の低周波数帯域については、別途設けた低域用能動型騒音制御システムで騒音をキャンセルするようにしてもよい。
【００５１】
すなわち、この場合には、図１１に示すように、能動型騒音制御システム１に加え、低域用能動型騒音制御システム６を設ける。
そして、能動型騒音制御システム１に、信号処理ブロック１１に入力する騒音信号X(n)の低周波数帯域を減衰させるハイパスフィルタ１６１と、信号処理ブロック１１に入力する第１マイク１３の入力と第２マイク１５の入力の低周波数帯域を減衰させるハイパスフィルタ１６２とを設ける。
【００５２】
また、低域用能動型騒音制御システム６には、第１ドアスピーカ６１と、第１ドアマイク６２と、第２ドアスピーカ６３と、第２ドアマイク６４と、第１低域騒音キャンセル部６５と、第２低域騒音キャンセル部６６と、騒音信号X(n)の低周波数帯域のみを通過させて第１低域騒音キャンセル部６５と第２低域騒音キャンセル部６６に入力するローパスフィルタ６７とを設ける。
【００５３】
ここで、図１２に示すように、第１ドアスピーカ６１はユーザの右側のドアに設置されたスピーカであり、第１ドアマイク６２はユーザの右側のドアのウエスト部に設置されている。また、第２ドアスピーカ６３はユーザの左側のドアに設置されたスピーカであり、第２ドアマイク６４はユーザの左側のドアのウエスト部に設置されている。
【００５４】
そして、第１低域騒音キャンセル部６５は、第１ドアマイク６２、第１ドアスピーカ６１と共に第１キャンセルポイント（ユーザの右側の耳の位置）の騒音の低周波域のキャンセルに関わる処理を行い、第２低域騒音キャンセル部６６は、第２ドアマイク６４、第２ドアスピーカ６３と共に第２キャンセルポイント（ユーザの左側の耳の位置）の騒音の低周波域のキャンセルに関わる処理を行う。
【００５５】
図１１に戻り、第１低域騒音キャンセル部６５は、可変フィルタ６５１、適応アルゴリズム実行部６５２、推定フィルタ６５３、ローパスフィルタ６５４を備えている。
【００５６】
そして、推定フィルタ６５３には、第１ドアスピーカ６１の入力から第１ドアマイク６２出力までの伝達関数C^(z)が予め設定されている。
ローパスフィルタ６７で低周波数帯域のみが抽出された騒音信号X(n)は伝達関数K(z)の可変フィルタ６５１を通って第１ドアスピーカ６１に出力される。第１ドアマイク６２の出力は、ローパスフィルタ６５４で低周波数帯域のみが抽出され、エラーとして適応アルゴリズム実行部６５２に入力する。
【００５７】
また、ローパスフィルタ６７で低周波数帯域のみが抽出された騒音信号X(n)は推定フィルタ６５３を通って適応アルゴリズム実行部６５２に入力する。
推定フィルタ６５３と適応アルゴリズム実行部６５２はFiltered-X適応フィルタを構成しており、適応アルゴリズム実行部６５２は、ローパスフィルタ６５４が出力するエラーと推定フィルタ６５３の出力を入力として、NLMSやLMSなどの適応アルゴリズムを実行し、エラーが０となるように可変フィルタ６５１の伝達関数K(z)を更新する。
【００５８】
また、第２低域騒音キャンセル部６６も、第１低域騒音キャンセル部６５と同様の構成を備えている。
次に、以上の実施形態は、自動車に搭乗した一人のユーザに対して騒音のキャンセルを行う場合について説明したが、これは、図１３に示すように、自動車の各席毎に、第１マイク１３、第１スピーカ１２、第２マイク１５、第２スピーカ１４を設けて、各席のユーザに対して騒音のキャンセルを行うようにしてもよい。この場合にも、超指向性の各スピーカの出力するキャンセル音は、対応するキャンセル位置以外のキャンセル位置には届かず、対応するマイク以外のマイクでピックアップされることはないので、簡易な構成において各ユーザに対する騒音のキャンセルを行うことができる。
【００５９】
また、以上の実施形態における第１スピーカ１２や第２スピーカ１４や第１ドアスピーカ６１や第２ドアスピーカ６３は、車載のＡＶ装置の放送や楽曲のオーディオ出力に共用するようにしてもよい。また、この場合には、ＡＶ装置の左チャネルのオーディオ出力を、第１キャンセルポイント（ユーザの右耳の位置）の騒音とし、ＡＶ装置の右チャネルのオーディオ出力を、第２キャンセルポイント（ユーザの左耳の位置）の騒音として、騒音のキャンセルを行うようにしてもよい。または、この場合には、このＡＶ装置のオーディオ出力を聴取するユーザ以外のユーザの耳の位置をキャンセルポイントとし、当該キャンセルポイントにおいてキャンセルする騒音をＡＶ装置のオーディオ出力として、騒音のキャンセルを行うようにしてもよい。
【００６０】
また、本実施形態は、信号処理ブロック１１に図５ａ、ｂの学習処理を行う構成を含め、信号処理ブロック１１において、上述した学習処置を実行するようにしてもよい。
また、以上の実施形態において、能動型騒音制御システム１に入力する騒音信号x(n)は、騒音源２が出力するオーディオ信号や、騒音源２の騒音を別途設けた騒音マイクでピックアップした音声信号や、別途設けた模擬音生成装置で生成した各騒音源２の騒音を模擬する信号であってもよい。
【００６１】
すなわち、たとえば、エンジンを騒音源２をする場合には、別途騒音マイクでピックアップしたエンジン音を騒音信号x(n)としたり、別途設けた模擬音生成装置で生成したエンジン音を模擬した模擬音を騒音信号x(n)とするようにしてよい。
【００６２】
また、以上の実施形態は、騒音源２が一つのみである場合について示したが、以上の実施形態は、信号処理ブロック１１の構成を各騒音源２の各キャンセルポイントへの伝搬を考慮するように拡張することにより、騒音源２が複数存在する場合にも適用可能である。
【符号の説明】
【００６３】
１…能動型騒音制御システム、２…騒音源、６…低域用能動型騒音制御システム、１１…信号処理ブロック、１２…第１スピーカ、１３…第１マイク、１４…第２スピーカ、１５…第２マイク、３１…第１段階第１学習処理部、３２…第１段階第２学習処理部、３３…第２段階第１学習処理部、３４…第２段階第２学習処理部、４１…第１学習用マイク、４２…第２学習用マイク、５１…車内カメラ、５２…アクチュエータ、６１…第１ドアスピーカ、６２…第１ドアマイク、６３…第２ドアスピーカ、６４…第２ドアマイク、６５…第１低域騒音キャンセル部、６６…第２低域騒音キャンセル部、６７…ローパスフィルタ、８１…セレクタ、８２…セレクタ、８３…セレクタ、１１１…第１信号処理部、１１２…第２信号処理部、１６１…ハイパスフィルタ、１６２…ハイパスフィルタ、３１１…推定フィルタ、３３１…フィルタ、３３２…可変フィルタ、３３３…適応アルゴリズム実行部、３３４…減算器、６５１…可変フィルタ、６５２…適応アルゴリズム実行部、６５３…推定フィルタ、６５４…ローパスフィルタ、１１１１…補助フィルタ、１１１２…可変フィルタ、１１１３…適応アルゴリズム実行部、１１１４…推定フィルタ、１１１５…減算器。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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