(57)【要約】【課題】航空機などの客席において、騒音検知用のマイク、スピーカと制御点（消音中心）との位置関係で時間因果律の制限を満たせない環境下においても有効に騒音低減効果を発揮できるＦＦ制御方式を採用した騒音低減装置を提供する。【解決手段】所定の上限周波数までの騒音を制御する騒音低減装置において、騒音源６１０から制御点Ｘまでの距離を、騒音源６１０から騒音検知マイク６２０までの距離と、騒音検知マイク６２０と騒音制御器６３０および制御スピーカ６３０それぞれの遅延時間を合計した時間に相当する距離と、制御スピーカ６４０から制御点Ｘまでの距離とを加算した距離から１／２波長を減じた距離よりも大きくする。ただし、１波長は上記上限周波数に対応する周期である。【選択図】図６
2010188752.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
騒音源から発せられる騒音を検知する騒音検知マイクと、
前記騒音検知マイクにより検知された騒音を制御空間の制御点において打ち消すための制御音信号を生成させる騒音制御器と、
前記騒音制御器からの制御音信号に基づいて制御音を発する制御スピーカと、
を備えた騒音低減装置であって、
前記騒音検知マイクと前記騒音制御器および前記制御スピーカそれぞれの遅延時間を合計した制御遅延時間と、前記制御スピーカから前記制御点まで制御音が伝達する制御音伝達時間とを加算した制御音遅延時間が、前記騒音検知マイクから前記制御点まで騒音が伝達する騒音伝達時間より大きい場合に、
前記騒音制御器は、前記制御音遅延時間と前記騒音伝達時間との差を１周期とした周波数の１／２を上限周波数として前記制御音信号を生成することを特徴とする騒音低減装置。
【請求項２】
前記所定の制御空間は制御点の周囲に防音壁をさらに備え、前記制御スピーカを前記防音壁の内側に配置し、前記騒音検知マイクを前記防音壁の壁面頂部に配置することを特徴とする請求項１に記載の騒音低減装置。
【請求項３】
前記制御空間は制御点の周囲に防音壁をさらに備え、前記制御スピーカを前記防音壁の内側に配置し、前記騒音検知マイクを前記防音壁の外壁面に配置することを特徴とする請求項１に記載の騒音低減装置。
【請求項４】
前記制御空間は制御点の周囲に防音壁をさらに備え、前記制御スピーカを前記防音壁の内側に配置し、前記騒音検知マイクを前記防音壁の内壁面に配置することを特徴とする請求項１に記載の騒音低減装置。
【請求項５】
前記制御空間は制御点の周囲に防音壁をさらに備え、前記制御スピーカを前記防音壁の内側に配置し、前記騒音検知マイクを前記防音壁の内側に配置することを特徴とする請求項１に記載の騒音低減装置。
【請求項６】
前記制御空間が旅客移動体内に配置された座席であることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の騒音低減装置。
【請求項７】
前記制御点を前記座席に着席した利用者の頭部位置としたことを特徴とする請求項６に記載の騒音低減装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、騒音低減装置に関するものであり、特に航空機や鉄道車両などの密閉構造体内において使用する騒音低減装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
騒音の大きい航空機や車両などにおいて、座席に着席した利用者に対して音声サービスなどの情報提供を行う場合、座席における騒音が課題となる。
【０００３】
航空機や車両のように連続した壁によって境界を作られた内部空間は、一種の密閉構造体になっており、当該空間の内外に騒音源があると、利用者にとって騒音環境が固定化されてしまう。このため、騒音の程度によっては、騒音が利用者に物理的、精神的な圧迫要因となり、快適性が低下する。特に、航空機などの客室として利用客にサービスを提供する場合は、サービス業務の品質に重大な支障を与えることとなる。
【０００４】
特に、航空機の場合は、プロペラやエンジンを中心とする航空機の推力を発生させるための機器の騒音や、飛行中の風切り音など空気層を機体が移動することに伴って発生する空気流に係る音が主要な騒音源となるが、機内の騒音は乗客に不快感を与えるとともに、音声サービスなどの妨げとなるので、改善が強く望まれている。
【０００５】
これに対して、密閉室内の騒音を低減する対策としては、従来、受動的減衰手段による方法が一般的であり、障壁材料や吸収材料など音響的な吸収性を有する遮音材料を密閉構造体と発生源との間に配置する。障壁材料としては高密度の障壁材料などを使用し、吸収材料としては吸音シートなどを利用する。音響的な吸収性を有する材料は、一般的に高密度となり、高密度材料は重量の増加を伴う。重量が増加すると、飛行燃料が増加し、航続距離が低下する。したがって、航空機としての経済性および機能の低下をもたらす。また、構造材料として、傷つきやすいなどの強度面と質感などのデザイン面での機能の低下も無視できない。
【０００６】
上記の受動的減衰手段による騒音対策の課題に対して、能動的減衰手段により騒音を低減する方法として、騒音の位相と反対の位相の音波を発生させる方法が、実施されている。この方法により、発生源またはその付近で騒音レベルを低減し、騒音の低減を必要とする領域に伝搬するのを防止することができる。
【０００７】
また、騒音低減装置における構成要素の配置や騒音低減に係わる遅延時間を取り扱った事例としては、空調設備などの電気機器を対象とする消音装置において、マイクとスピーカの配設位置、および騒音が伝搬する時間とスピーカから発せられる制御音に関し遅延時間を考慮することにより、騒音の低周波成分の消音効果を高める方法や（例えば、特許文献１参照）、騒音を低減する場所（以下、「消音中心」または「制御点」ともいう）に対して、スピーカの配設位置を考慮することにより、ランダムな騒音に対して消音効果を高める方法（例えば、特許文献２参照）が提案されている。
【特許文献１】特開平７−１６０２８０号公報
【特許文献２】特開平１０−１７１４６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
能動型の騒音低減装置では、制御の安定性の観点からフィードフォワード制御（以下、「ＦＦ制御」と略記する）が採用されるのが一般的である。ＦＦ制御においては、騒音源からの騒音をマイクで検知し、この検知した騒音信号から逆位相の制御音を生成して騒音を相殺するために、騒音が消音中心に届くまでの時間内に確実に制御音を生成しなくてはならない（時間因果律の制限）。しかしながら、航空機の客室内のように多くの騒音源が存在する場合にはマイクをできるだけスピーカに近づけて配置した方が効果的に騒音の低減が可能であるが、このようにすると時間因果律の制限を満たすことができない場合がある。そこで、時間因果律の制限を満たせない場合であっても騒音低減が可能な方法が望まれている。
【０００９】
騒音低減装置における構成要素の配置や騒音低減に係わる遅延時間に関し、特許文献１で提案されている消音装置では、マイクから消音中心までの音の伝搬時間とスピーカから消音中心までの音の伝搬時間の差分に基づいて消音に係わる遅延時間の調整を行っているのみで、あくまで時間因果律の制限を満たすことを前提としている。
【００１０】
また特許文献２では、騒音低減装置における構成要素のうち、大きな遅延要因を含むスピーカについて高域の位相特性を補償する目的で騒音源よりも消音中心の側に配置するとともに、周波数に対してゲインおよび位相が一定となる理想的な位相特性について考察されている。しかしながら、この場合も時間因果律の制限を満たすことが前提である。このように、従来の方法は、時間因果律の制限を満たすことが前提であり、航空機の客室内のような時間因果律の制限を満たせない環境において有効に騒音低減を行う方法について何ら開示されていない。
【００１１】
本発明は、以上の課題を解決するものであり、航空機などの客席において、騒音検知用のマイク、スピーカと消音中心との位置関係で時間因果律の制限を満たせない環境下においても有効に騒音低減効果を発揮できるＦＦ制御方式を採用した騒音低減装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上述したような目的を達成するために、本発明の騒音低減装置は、騒音源から発せられる騒音を検知する騒音検知マイクと、騒音検知マイクにより検知された騒音を制御空間の制御点において打ち消すための制御音信号を生成させる騒音制御器と、騒音制御器からの制御音信号に基づいて制御音を発する制御スピーカと、を備えた騒音低減装置であって、騒音検知マイクと騒音制御器および制御スピーカそれぞれの遅延時間を合計した制御遅延時間と、制御スピーカから制御点まで制御音が伝達する制御音伝達時間とを加算した制御音遅延時間が、騒音検知マイクから制御点まで騒音が伝達する騒音伝達時間より大きい場合に、騒音制御器は、制御音遅延時間と騒音伝達時間との差を１周期とした周波数の１／２を上限周波数として制御音信号を生成することを特徴とする。
【００１３】
これにより、移動体などの客席において、騒音検知マイク、制御スピーカと制御点（消音中心）との位置関係で時間因果律の制限を満たせない環境下においても、制御帯域を制限することにより有効に騒音低減効果を発揮できる。
【００１４】
また本発明の騒音低減装置では、制御空間は制御点の周囲に防音壁をさらに備え、制御スピーカを防音壁の内側に配置し、騒音検知マイクを防音壁の壁面頂部に配置してもよい。
【００１５】
これにより、騒音源からの騒音を効果的に低減できるとともに、よりコンパクトな騒音低減装置を実現することができる。また、防音壁の防音効果が高い場合には、防音壁を越えて進入する騒音を効率よく検知できる。
【００１６】
また本発明の騒音低減装置では、制御空間は制御点の周囲に防音壁をさらに備え、制御スピーカを防音壁の内側に配置し、騒音検知マイクを防音壁の外壁面に配置してもよい。
【００１７】
これにより、騒音源からの騒音を効果的に低減できるとともに、よりコンパクトな騒音低減装置を実現することができる。また、比較的低い経路を通ってやってくる騒音を効率よく検知できるとともに、防音壁の中で利用者が発した音声等を防音壁が遮断するのでノイズとして拾いにくくすることができる。
【００１８】
また本発明の騒音低減装置では、制御空間は制御点の周囲に防音壁をさらに備え、制御スピーカを防音壁の内側に配置し、騒音検知マイクを防音壁の内壁面に配置してもよい。
【００１９】
これにより、騒音源からの騒音を効果的に低減できるとともに、よりコンパクトな騒音低減装置を実現することができる。また、低周波の騒音のように防音壁を透過してくる騒音も確実に検知することができる。
【００２０】
また本発明の騒音低減装置では、制御空間は制御点の周囲に防音壁をさらに備え、制御スピーカを防音壁の内側に配置し、騒音検知マイクを防音壁の内側に配置してもよい。
【００２１】
これにより、騒音源からの騒音を効果的に低減できるとともに、よりコンパクトな騒音低減装置を実現することができる。また、制御点の近傍で騒音を検知できるので、多くの騒音源があって主要な騒音源を特定しにくい場合に特に有効である。さらに、騒音マイクと制御点が近くなるため、騒音マイクで検知した騒音信号と制御点での騒音の相関性が向上し、その結果、騒音効果を向上できる。
【００２２】
また本発明の騒音低減装置では、制御空間は防音壁をさらに備え、騒音検知マイクを防音壁の頂部または防音壁の外側に配置し、制御スピーカを防音壁の内側に配置してもよい。
【００２３】
これにより、騒音源からの騒音を効果的に低減できるとともに、よりコンパクトな騒音低減装置を実現することができる。
【００２４】
また本発明の騒音低減装置では、制御空間は防音壁をさらに備え、騒音検知マイクを防音壁の頂部または防音壁の内側に配置し、制御スピーカを防音壁の内側に配置してもよい。
【００２５】
これにより、騒音源からの騒音を効果的に低減できるとともに、よりコンパクトな騒音低減装置を実現することができる。
【００２６】
また本発明の騒音低減装置では、制御空間が旅客移動体内に配置された座席であり、制御点を座席に着席した利用者の頭部位置としている。
【００２７】
これにより、各座席における減音効果を適切かつ効果的に高め、航空機のシェル構造を備えたファーストクラスの座席などにおいて高度の快適性を提供可能となる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、航空機などの客席において、騒音検知用のマイク、スピーカと消音中心との位置関係で時間因果律の制限を満たせない環境下においても有効に騒音低減効果を発揮できるＦＦ制御方式を採用した騒音低減装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明の実施の形態について、図１から図７を用いて説明する。
【００３０】
（実施の形態）
本発明の実施の形態における騒音低減装置について、航空機に搭載した場合の事例を引用して以下に説明する。
【００３１】
まず、騒音低減装置の設置を必要とする航空機における音環境について、図１および図２を用いて説明する。
【００３２】
図１は、本発明の実施の形態における騒音低減装置の設置環境を示す平面図である。図１に示すように、航空機１００は、左右の翼１０１ａ、１０１ｂにエンジン１０２ａ、１０２ｂを備えている。
【００３３】
航空機の音環境の観点からみると、エンジンは回転音だけでなく、飛行中は空気流の反響などを伴うため、騒音源として重要な位置を占める。利用者サービスの観点からは、エンジン１０２ａ、１０２ｂが、例えば機内の客室Ａ（例えば、ファーストクラス）、客室Ｂ（例えば、ビジネスクラス）および客室Ｃ（例えば、エコノミークラス）に設置された座席列１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃに対して外部の騒音源ＮＳ１ａ、ＮＳ１ｂとして機体の各部に作用するほか、機体が空気層を高速で移動することに伴う機体の先端部や左右の翼１０１ａ、１０１ｂの前縁部等における空気流との衝突音（風切り音）が騒音源として機内の情報提供サービスなどに悪影響を与えている。図１では、この空気流との衝突音を代表して機体の先端部の衝突音を騒音源ＮＳ１ｃとして表している。
【００３４】
図２は、同騒音低減装置の設置環境の詳細を示す平面図であり、図１における客室Ａおよび客室Ｂの一部における座席の配置を拡大して示している。客室１００ａは壁により客室Ａおよび客室Ｂに区分され、客室Ａおよび客室Ｂにはそれぞれ座席列が設けられている。一方、客室１００ａの音環境としては、エンジン１０２ａ、１０２ｂから発生する騒音源ＮＳ１ａ、ＮＳ１ｂおよび機体先端部における風切り音ＮＳ１ｃが外部の騒音源として存在するほか、エアコンなどによる騒音源ＮＳ２ａ〜ＮＳ２ｅが内部の騒音源として存在する。これを客室Ａに配列された一つの座席１０５における騒音として考えると、座席１０５では窓の外側の翼に取付けられたエンジン１０２ａ、１０２ｂ（図１）および気流音を発生原因とする騒音源ＮＳ１ａ〜ＮＳ１ｃおよびエアコンを発生原因とする騒音源ＮＳ２ａ〜ＮＳ２ｅから騒音の影響を受ける。
【００３５】
特に、図１における客室Ａで示したファーストクラスなどでは、座席はシェル構造となっており、このシェルの内部には映画や音楽を楽しむためのテレビやラジオなどの視聴機器や、ビジネスマンのための机、ＰＣ接続電源などが配設されており、ゆっくりとくつろいだり、ビジネスに集中したりできる環境を利用者に提供することが強く求められている。そのために、このシェル内部の騒音低減に対する要望は特に大きいものがある。
【００３６】
次に、本発明の実施の形態における騒音低減装置の基本構成について、図３を用いて説明する。
【００３７】
図３（ａ）は、本実施の形態における騒音低減装置の基本構成を示すブロック図である。本実施の形態の騒音低減装置はＦＦ制御を用いている。
【００３８】
騒音低減装置３００は、騒音検知マイク３２０、騒音制御器３３０、制御スピーカ３４０および誤差検知マイク３５０を備えている。以下、それぞれの構成および機能について説明する。
【００３９】
騒音検知マイク３２０は、騒音源３１０から発せられる騒音を検知し、電気信号に変換して出力する。
【００４０】
騒音制御器３３０は、Ａ／Ｄ変換器３３１、３３５、適応フィルタ３３２、係数更新部３３３、Ｄ／Ａ変換器３３４を備えており、騒音検知マイク３２０からの騒音信号および誤差検知マイク３５０の誤差信号に基づいて、検出誤差が最小となるように制御音信号を生成し制御スピーカ３４０の制御を行う。
【００４１】
Ａ／Ｄ変換器３３１は騒音検知マイク３２０からの騒音信号をＡ／Ｄ変換して適応フィルタ３３２および係数更新部３３３へ出力する。適応フィルタ３３２は多段タップで構成されており、各タップのフィルタ係数を自由に設定可能なＦＩＲフィルタである。係数更新部３３３には、騒音検知マイク３２０からの信号に加えて誤差検知マイク３５０からの検出誤差信号がＡ／Ｄ変換器３３５を介して入力されており、この検出誤差が最小となるように、上記適応フィルタ３３２の各フィルタ係数を調整する。すなわち、誤差検知マイク３５０の設置位置において騒音源３１０からの騒音と反対位相となるような制御音信号を生成してＤ／Ａ変換器３３４を介して、制御スピーカ３４０に出力する。制御スピーカ３４０は、Ｄ／Ａ変換器３３４から受け取った制御音信号を音波に変換して出力することができ、利用者３０１の耳３０１ｂの近傍（制御点）の騒音を相殺する制御音を発する機能を備えている。
【００４２】
誤差検知マイク３５０は、騒音低減後の音を誤差として検出し、騒音低減装置３００の動作結果に対してフィードバックを行う。これにより、騒音環境などが変化しても利用者の耳の位置で常に騒音を最小にすることができる。
【００４３】
図３（ａ）に示すように、本発明の実施の形態における騒音低減装置３００では、騒音源３１０から発せられた騒音を騒音検知マイク３２０により検知し、騒音制御器３３０で信号処理を行って制御スピーカ３４０から制御音を発生させ、騒音源３１０から発せられた騒音と位相の反転した音を重ね合わせて利用者３０１の耳３０１ｂに発信することにより、騒音の低減を行う。
【００４４】
図３（ｂ）は、制御スピーカ３４０から発する制御音と騒音源３１０から発せられる騒音とを重ね合わせる方法について示している。
【００４５】
制御スピーカ３４０は、騒音源３１０と利用者３０１の耳３０１ｂとを結ぶ騒音の主到達経路３１０Ｎ内に配置される。これにより、スピーカ３４０から発せられる位相が反転した制御音が騒音と重ね合わされて利用者３０１の耳３０１ｂに到達する。また、重ね合わせの領域内に誤差検知マイク３５０を配置することにより、騒音低減後の音を誤差として検出し、騒音低減装置３００の動作結果に対してフィードバックを行い、騒音低減効果を高めることができる。
【００４６】
次に、本発明の実施の形態における騒音低減装置（以下、「本装置」と略記する）を航空機の客室に設置した場合の構成上の特徴について、図４を用いて説明する。図４は、本実施の形態における航空機の客室に設置された騒音低減装置の４つの設置事例の主要な構成を示す平面図である。
【００４７】
図４（ａ）〜図４（ｄ）は、騒音検知マイク４２０ａ〜４２０ｆ、制御スピーカ４４０ａ、４４０ｂおよび防音壁としてのシェル部４０２ａとの配置関係が異なっており、図４（ａ）は騒音検知マイク４２０ａ〜４２０ｆをシェル部４０２ａの壁面頂部に配置した事例、図４（ｂ）は騒音検知マイク４２０ａ〜４２０ｆをシェル部４０２ａの外壁面に配置した事例、図４（ｃ）は騒音検知マイク４２０ａ〜４２０ｆをシェル部４０２ａの内壁面に配置した事例、図４（ｄ）は騒音検知マイク４２０ａ〜４２０ｆをシェル部４０２ａの内側に配置した事例をそれぞれ示している。騒音低減装置は、シェル部４０２ａを防音壁として利用することにより、騒音源からの騒音の高周波数成分をこのシェル部４０２ａで吸収してシェル部４０２ａの内側への侵入を防止できる。
【００４８】
図４（ａ）の事例をもとに本装置の構成を説明する。図４（ａ）に示すように、本装置は、航空機の客室Ａ（図１）に配列され、騒音を制御する制御空間である座席４０２に設置される。
【００４９】
座席４０２は、壁面によりシェル状に周囲を囲い利用者の占有領域を確保するシェル部４０２ａおよびシェル部４０２ａの内部に配置された座席部４０２ｂを備えている。シェル部４０２ａは、座席部４０２ｂの前方に対向する位置に棚部４０２ａａを備えており、机としての機能を発揮することができる。また、座席部４０２ｂは、背もたれ部（図示せず）、ヘッドレスト４０２ｂｃおよび肘掛け部４０２ｂｄ、４０２ｂｅを備えている。
【００５０】
航空機の客室Ａにおける音環境としては、機体に搭載されたエンジンや客室の内部に配設されたエアコンその他の騒音源があり、座席４０２では、騒音源から発せられる騒音が、シェル部４０２ａの外周部に到達する。これに対して、例えば６個の騒音検知マイク（以下、単に「マイク」という）４２０ａ〜４２０ｆが座席４０２のシェル部４０２ａの壁面頂部に配設される。
【００５１】
また、ヘッドレスト４０２ｂｃはＣ形の形状を有し利用者４０１が座席４０２に着座すると頭部４０１ａがヘッドレスト４０２ｂｃに囲まれた状態になる。またヘッドレスト４０２ｂｃには、騒音制御器４３０および制御スピーカ（以下、単に「スピーカ」という）４４０ａ、４４０ｂが埋め込まれ、スピーカ４４０ａ、４４０ｂは利用者４０１の頭部４０１ａに対して耳４０１ｂに対向して配置される。
【００５２】
他の３つの事例についても、マイク４２０ａ〜４２０ｆの配置が異なるのみでその他の構成は同じであるので説明を省略する。それぞれの事例の特徴は以下の通りである。
【００５３】
まず、図４（ａ）のようにマイク４２０ａ〜４２０ｆをシェル部４０２ａの壁面頂部に設置すると、シェル部４０２ａの防音効果が高い場合には、シェル部４０２ａを越えて進入する騒音を効率よく検知できる。
【００５４】
また、図４（ｂ）のようにマイク４２０ａ〜４２０ｆをシェル部４０２ａの外壁面に配置すると、比較的低い経路を通ってやってくる騒音を効率よく検知できるとともに、シェル部４０２ａの中で利用者４０１が発した音声等の高周波成分をノイズとして拾いにくくすることができるので、音声がフィードバックして騒音を増加させる問題を防ぐことができる。
【００５５】
また、図４（ｃ）のようにマイク４２０ａ〜４２０ｆをシェル部４０２ａの内壁面に配置すると、シェル部４０２ａは低周波になるほど遮断特性は劣化するため、低周波の騒音のようにシェル部４０２ａを透過してくる騒音も確実に検知することができる。
【００５６】
最後に、図４（ｄ）のようにマイク４２０ａ〜４２０ｆをシェル部４０２ａの内側に配置すると、騒音を低減すべき利用者４０１の耳４０１ｂの近くで騒音を検知できるので、多くの騒音源があって主要な騒音源を特定しにくい場合に特に有効である。さらに、騒音マイクと制御点が近くなるため、騒音マイクで検知した騒音信号と制御点での騒音の相関性が向上し、その結果、騒音低減効果を向上できる。
【００５７】
次に、本装置における主要な構成要素の配置および機能について、前述の図４（ａ）のように騒音検知用のマイクをシェル部の壁面頂部に配置した場合を例に図５を用いて説明する。図５は、本装置が設置された座席５０２の主要な構成要素の配置例を模式的に示した図であり、図５（ａ）は平面図、図５（ｂ）は側面図である。本装置では、シェル部５０２ａの内部の座席を制御空間、座席に着席した利用者の頭部の位置を制御空間の中心として、制御点と定義する。
【００５８】
図５（ａ）および図５（ｂ）において、座席５０２は、座席５０２を区画する構造物としてのシェル部５０２ａおよび座席部５０２ｂを備え、座席部５０２ｂは他の座席と区画するシェル部５０２ａにより周囲を壁面で囲われた状態で保持されている。
【００５９】
座席５０２では、例えば外部の騒音源５１０から発せられた騒音に対してシェル部５０２ａにより座席５０２の周囲で物理的な防音を行う。騒音源５１０からの騒音は主到達経路（騒音経路）５１０Ｎにより、シェル部５０２ａの内部に進入し、座席部５０２ｂに着席した利用者５０１の頭部（耳）５０１ａに到達する。
【００６０】
また、本装置では、マイク５２０がシェル部５０２ａの壁面頂部に配設され、騒音源５１０からの騒音を正確かつ確実に検知することができる。これに対して、利用者５０１の頭部（耳）５０１ａ（制御点）の近傍には、スピーカ５４０が配設されており、騒音制御器（図示せず）により生成された騒音と反対位相となるような制御音が出力される。これにより、騒音源から到達する音とスピーカ５４０から発せられる制御音が重畳され、座席５０２に着席した利用者５０１に達する騒音を効果的に低減することができる。
【００６１】
次に、本装置の構成上の特徴である騒音検知マイクおよび制御スピーカの配置について、図６を用いて説明する。
【００６２】
本装置が騒音の低減に関し、ＦＦ制御を行なう場合、騒音源６１０から発する騒音が制御点Ｘに到達すると同時にスピーカ６４０からの制御音が到達するという制限（時間因果律の制限）を満足しなければならない。例えば、図６において、制御空間における制御点Ｘが利用者の頭部６０１ａの耳元６０１ｂの近傍にあり、制御音発生用のスピーカ６４０が座席のヘッドレスト（図５）にあるとする。騒音源６１０から騒音がマイク６２０に到達するまでに要する時間をτ１、マイク６２０、騒音制御器６３０およびスピーカ６４０において入力から出力までに要する時間（遅延時間）をτ２、τ３、τ４、スピーカ６４０から制御点Ｘに至る距離ｄ２を制御音が伝搬する時間（制御音伝達時間）をτ５（＝ｄ２／ｖ：ｖは音速を示す）とする。ここで、マイク６２０、騒音制御器６３０およびスピーカ６４０のそれぞれの遅延時間の合計（τ２＋τ３＋τ４）を制御遅延時間と呼ぶことにする。ところで、航空機内のように多くの騒音源があって主要な騒音源を特定しにくい場合には、マイク６２０の位置を騒音源６１０の位置と見なして騒音低減の処理をする必要がある。この場合には、騒音源６１０から騒音がマイク６２０に到達するまでに要する時間τ１は無視できるので以下、τ１＝０として説明する。騒音源６１０で騒音が発生し、マイク６２０において騒音を検知してから騒音制御器６３０により制御音を生成し、スピーカ６４０から制御音を発生して制御点Ｘに到達するまでの時間（制御音遅延時間と呼ぶ）Ｔｑは、Ｔｑ＝τ２＋τ３＋τ４＋τ５となる。したがって、本装置における時間因果律の制限より、騒音源６１０（マイク６２０）から制御点Ｘに至るまでの距離ｄ１を騒音が伝搬する時間（騒音伝達時間と呼ぶ）Ｔｐ（＝ｄ１／ｖ）は次の式（１）を満足することが必要となる。
【００６３】
Ｔｐ≧Ｔｑ        （１）
これにより、本装置においてＦＦ制御を行う場合には、マイク６２０およびスピーカ６４０は、上記（１）式の条件を満たす位置に設置すればよい。
【００６４】
次に、本発明の目的である時間因果律の制限式（１）が満たせない場合について説明する。騒音伝達時間Ｔｐと制御音遅延時間Ｔｑの関係が、制御点における騒音低減効果に与える影響のシミュレーション結果について図７〜図３９を用いて説明する。図７および図１０は、シミュレーションに用いる騒音低減装置のブロック図、図８、図９、図１１〜図３８は制御点における騒音低減効果のシミュレーション結果を示す図である。図７において、騒音伝達系７６０（騒音源７１０から制御点に設置された誤差検出部７５０までの系）を単純遅延である遅延７６１（遅延１サンプルとする：騒音伝達時間Ｔｐに相当）とし、制御音響系（騒音源７１０の騒音発生から誤差検出部７５０に制御音が到達するまでの系）も同様に単純遅延である遅延７０３（制御音遅延時間Ｔｑに相当）とし、騒音制御器７３０（図３の騒音制御器３３０に対応）は適応処理としている。騒音制御器７３０の遅延７３６は、制御音響系の遅延７０３と同じ特性となっており、所謂、フィルタードＸフィルタを構成している。係数更新部７３３（図３の係数更新部３３３に対応）は、例えばＬＭＳ（Ｌｅａｓｔ  Ｍｅａｎ  Ｓｑｕａｒｅ）法を用いて、適応フィルタ７３２（図３の適応フィルタ３３２に対応）の係数を更新する。
【００６５】
遅延７０３、７３６が０〜１サンプルであれば、ＦＦ制御である適応フィルタ７３２の処理が間に合う。図８（ａ）は遅延７０３、７３６が１サンプルの場合に、騒音制御器７３０の係数更新部７３３により生成される適応フィルタ７３２のフィルタ係数（インパルス特性）を示す図であり、図８（ｂ）はその場合の騒音低減効果を示す図である。図８（ｂ）において、上段は騒音低減の制御ＯＮと制御ＯＦＦでの騒音レベルを示しており、下段は制御ＯＮ時の騒音低減量を示している。図８に示すように騒音伝達系７６０の遅延７６１が１サンプルで、制御音響系の遅延７０３および騒音制御器７３０の遅延７３６がともに０〜１サンプルの場合は、全周波数帯域で十分な（約６０ｄＢ）騒音制御効果が得られる。
【００６６】
次に、遅延７０３、７３６が２サンプル以上になると、適応フィルタ７３２の処理が間に合わなくなる。図９（ａ）、図９（ｂ）は遅延７０３、７３６が２サンプルの場合の図８（ａ）、図８（ｂ）に相当する図であり、図９に示すように騒音低減の制御ＯＮと制御ＯＦＦでの騒音レベルにほとんど差がなく、全く制御できていないことが分かる。すなわち、騒音低減装置において時間因果律の制限を満たさない条件で全周波数帯域にわたって騒音低減を図ることは困難である。
【００６７】
そこで、騒音低減の制御帯域を制限した場合のシミュレーション結果を次に説明する。図１０のように騒音源７１０からの騒音信号にＬＰＦ（Ｌｏｗ  Ｐａｓｓ  Ｆｉｌｔｅｒ）７０４を挿入し、例えばその共振周波数ｆｃ＝１２ｋＨｚで帯域制限すると、図１１のように１２ｋＨｚ以下で約１０ｄＢの低減効果が得られるようになる。このように騒音低減の制御帯域を制限すると制御効果が得られるようになるが、この制御帯域と騒音低減効果の関係を以下で検証する。図１２にｆｃ＝１６ｋＨｚの効果を、図１３にｆｃ＝８ｋＨｚの効果を、図１４にｆｃ＝６ｋＨｚの効果を、図１５にｆｃ＝４ｋＨｚの効果を、図１６にｆｃ＝３ｋＨｚの効果を、図１７にｆｃ＝２ｋＨｚの効果を、図１８にｆｃ＝１．５ｋＨｚの効果を、図１９にｆｃ＝１ｋＨｚの効果を、図２０にｆｃ＝７５０Ｈｚの効果を、それぞれ示す。
【００６８】
ところで、図１０の騒音伝達系の遅延７６１と制御音響系の遅延７０３の差分は１サンプルであり、サンプリング周波数をｆｓ＝４８ｋＨｚのとき、この差分サンプルを１周期Ｔｄとすると、その周波数ｆｄは、ｆｄ＝１／Ｔｄ＝４８ｋＨｚである。一方、ＬＰＦ７０４の共振周波数ｆｃ＝１６ｋＨｚを１波長としたときのｆｄの波長は、λ＝ｖ／ｆ（ｖ：音速）より、ｆｃ／ｆｄ＝１／３、つまり１／３波長となる。同様に、ｆｃ＝１２ｋＨｚを１波長としたときのｆｄの波長は１／４波長、ｆｃ＝８ｋＨｚを１波長としたときのｆｄの波長は１／６波長、ｆｃ＝６ｋＨｚを１波長としたときのｆｄの波長は１／８波長・・・、となる。そしてそのときの騒音低減量を図１１〜２０からプロットした結果を図２１にまとめている。なお、騒音低減効果として評価している周波数範囲は、ｆｃ以下の帯域である。この理由は、ｆｃ以上の帯域ではレベル低減により精度が得られていないことによる。
【００６９】
次に、図１０の遅延７０３の遅延をさらに増やした場合の制御帯域と騒音低減効果との関係について説明する。図１０の遅延７０３の遅延を５サンプルとして、図２２にｆｃ＝１２ｋＨｚの効果を、図２３にｆｃ＝６ｋＨｚの効果を、図２４にｆｃ＝４ｋＨｚの効果を、図２５にｆｃ＝３ｋＨｚの効果を、図２６にｆｃ＝２ｋＨｚの効果を、図２７にｆｃ＝１．５ｋＨｚの効果を、図２８にｆｃ＝１ｋＨｚの効果を、図２９にｆｃ＝７５０Ｈｚの効果を、図３０にそれらをまとめた結果を示す。
【００７０】
さらに図１０の遅延７０３の遅延を１１サンプルとして、図３１にｆｃ＝４．８ｋＨｚの効果を、図３２にｆｃ＝２．４ｋＨｚの効果を、図３３にｆｃ＝１．６ｋＨｚの効果を、図３４にｆｃ＝１．２ｋＨｚの効果を、図３５にｆｃ＝８００Ｈｚの効果を、図３６にｆｃ＝６００Ｈｚの効果を、図３７にｆｃ＝４００Ｈｚの効果を、図３８にｆｃ＝３００Ｈｚの効果を、図３９にそれらをまとめた結果を示す。
【００７１】
図２１、図３０、図３９より、図１０の騒音伝達系の遅延７６１（騒音伝達時間Ｔｐに相当）と制御音響系の遅延７０３（制御音遅延時間Ｔｑに相当）の差分サンプルを１周期Ｔｄとした場合に、１／２波長よりも短い波長で騒音低減効果が得られている。このように、適応フィルタ７３２の処理が間に合っていない（時間因果律の制限を満たさない）条件であっても、その処理遅れ時間を１波長Ｔｄとする周波数ｆｄに対して、制御帯域をｆｄ・１／２以下に帯域制限すれば騒音低減効果が得られることがわかる。このことは、図６において騒音制御器６３０の生成する制御音信号の上限周波数をｆｄ・１／２に制限することになる。
【００７２】
上記シミュレーション結果より、マイク６２０と騒音制御器６３０およびスピーカ６４０それぞれの遅延時間を合計した制御遅延時間と、スピーカ６４０から制御点Ｘまで制御音が伝達する制御音伝達時間とを加算した制御音遅延時間が、マイク６２０から制御点Ｘまで騒音が伝達する騒音伝達時間より大きい（時間因果律の制限を満たさない）場合に、騒音制御器は、制御音遅延時間と騒音伝達時間との差を１周期とした周波数ｆｄの１／２を上限周波数として制御音信号を生成することにより騒音制御効果を発揮することができる。
【００７３】
換言すれば、制御音遅延時間と騒音伝達時間との差を１周期として、マイク６２０から制御点Ｘまでの距離が、制御遅延時間に騒音が伝搬する距離と、スピーカ６４０から制御点Ｘまでの距離とを加算した距離よりも１／２波長だけ小さい場合であっても、騒音制御器がｆｄ／２を上限とする制御音信号を生成することにより、騒音制御効果を発揮することができるのでマイク６２０を制御点Ｘにより近づけることが可能となる。
【００７４】
特に、図４（ｃ）、（ｄ）のようにマイク４２０ａ〜４２０ｆが防音壁であるシェル部４０２ａの内部に設置される場合には、シェル部４０２ａによって騒音の高周波成分が遮断され内部に侵入する騒音は低周波成分のみとなるので、本発明の効果がより発揮できる。特に、図４（ｄ）の場合には、マイク４２０ａ〜４２０ｆは制御点により近づけることができるので、騒音源の特定が難しい航空機等ではより大きな騒音低減効果を発揮することができる。
【００７５】
以上の通り、本実施の形態の騒音低減装置を使用することにより、航空機などの客席において、騒音検知用のマイク、制御音発生用のスピーカと制御点との位置関係で時間因果律の制限を満たせない環境下においても有効に騒音低減効果を発揮できるフィードフォワード制御方式を採用した騒音低減装置を提供することができる。
【００７６】
なお、上記実施の形態では制御空間として航空機内に配列された座席を例に説明したが、これに限定されるものではなく、高速道路や電車の線路沿いなどの防音壁に騒音低減装置を設置する場合にも利用することもできる。
【００７７】
また、上記実施の形態では、航空機の客室に設置された騒音低減装置の構成として４つの事例（図４（ａ）〜図４（ｄ））を説明したが、これらを組み合わせた構成にしてもよい。このようにすることで、それぞれの構成の長所を合わせ持つ騒音低減装置を実現できる。
【産業上の利用可能性】
【００７８】
本発明は、航空機や列車、車など移動体に搭載される騒音低減装置に限らず、通常の場所で利用される騒音低減装置にも幅広く利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明の実施の形態における騒音低減装置の設置環境を示す平面図
【図２】同騒音低減装置の設置環境の詳細を示す平面図
【図３】同騒音低減装置の基本構成を示すブロック図
【図４】同騒音低減装置の設置事例の構成を示す主要な平面図
【図５】同騒音低減装置に設置された座席の主要な構成要素の配置例を模式的に示した図
【図６】同騒音低減装置の騒音検知用のマイクおよび騒音制御用のスピーカの配置に関する説明図
【図７】同騒音低減装置のシミュレーションに用いるブロック図
【図８】同騒音低減装置の騒音低減効果のシミュレーション結果（騒音伝達系の遅延＝１サンプル、制御音響系の遅延＝１サンプルの場合）を示す図
【図９】同騒音低減装置の騒音低減効果のシミュレーション結果（騒音伝達系の遅延＝１サンプル、制御音響系の遅延＝２サンプルの場合）を示す図
【図１０】同騒音低減装置の制御帯域を制限した場合のシミュレーションに用いるブロック図
【図１１】同騒音低減装置の騒音低減効果のシミュレーション結果（騒音伝達系の遅延＝１サンプル、制御音響系の遅延＝２サンプル、ｆｃ＝１２ｋＨｚの場合）を示す図
【図１２】同騒音低減装置の騒音低減効果のシミュレーション結果（ｆｃ＝１６ｋＨｚの場合）を示す図
【図１３】同騒音低減装置の騒音低減効果のシミュレーション結果（ｆｃ＝８ｋＨｚの場合）を示す図
【図１４】同騒音低減装置の騒音低減効果のシミュレーション結果（ｆｃ＝６ｋＨｚの場合）を示す図
【図１５】同騒音低減装置の騒音低減効果のシミュレーション結果（ｆｃ＝４ｋＨｚの場合）を示す図
【図１６】同騒音低減装置の騒音低減効果のシミュレーション結果（ｆｃ＝３ｋＨｚの場合）を示す図
【図１７】同騒音低減装置の騒音低減効果のシミュレーション結果（ｆｃ＝２ｋＨｚの場合）を示す図
【図１８】同騒音低減装置の騒音低減効果のシミュレーション結果（ｆｃ＝１．５ｋＨｚの場合）を示す図
【図１９】同騒音低減装置の騒音低減効果のシミュレーション結果（ｆｃ＝１ｋＨｚの場合）を示す図
【図２０】同騒音低減装置の騒音低減効果のシミュレーション結果（ｆｃ＝７５０Ｈｚの場合）を示す図
【図２１】騒音低減量を図１１〜図２０からプロットした結果を示す図
【図２２】同騒音低減装置の騒音低減効果のシミュレーション結果（騒音伝達系の遅延＝１サンプル、制御音響系の遅延＝５サンプル、ｆｃ＝１２ｋＨｚの場合）を示す図
【図２３】同騒音低減装置の騒音低減効果のシミュレーション結果（ｆｃ＝６ｋＨｚの場合）を示す図
【図２４】同騒音低減装置の騒音低減効果のシミュレーション結果（ｆｃ＝４ｋＨｚの場合）を示す図
【図２５】同騒音低減装置の騒音低減効果のシミュレーション結果（ｆｃ＝３ｋＨｚの場合）を示す図
【図２６】同騒音低減装置の騒音低減効果のシミュレーション結果（ｆｃ＝２ｋＨｚの場合）を示す図
【図２７】同騒音低減装置の騒音低減効果のシミュレーション結果（ｆｃ＝１．５ｋＨｚの場合）を示す図
【図２８】同騒音低減装置の騒音低減効果のシミュレーション結果（ｆｃ＝１ｋＨｚの場合）を示す図
【図２９】同騒音低減装置の騒音低減効果のシミュレーション結果（ｆｃ＝７５０Ｈｚの場合）を示す図
【図３０】騒音低減量を図２２〜図２９からプロットした結果を示す図
【図３１】同騒音低減装置の騒音低減効果のシミュレーション結果（騒音伝達系の遅延＝１サンプル、制御音響系の遅延＝１１サンプル、ｆｃ＝４．８ｋＨｚの場合）を示す図
【図３２】同騒音低減装置の騒音低減効果のシミュレーション結果（ｆｃ＝２．４ｋＨｚの場合）を示す図
【図３３】同騒音低減装置の騒音低減効果のシミュレーション結果（ｆｃ＝１．６ｋＨｚの場合）を示す図
【図３４】同騒音低減装置の騒音低減効果のシミュレーション結果（ｆｃ＝１．２ｋＨｚの場合）を示す図
【図３５】同騒音低減装置の騒音低減効果のシミュレーション結果（ｆｃ＝８００Ｈｚの場合）を示す図
【図３６】同騒音低減装置の騒音低減効果のシミュレーション結果（ｆｃ＝６００Ｈｚの場合）を示す図
【図３７】同騒音低減装置の騒音低減効果のシミュレーション結果（ｆｃ＝４００Ｈｚの場合）を示す図
【図３８】同騒音低減装置の騒音低減効果のシミュレーション結果（ｆｃ＝３００Ｈｚの場合）を示す図
【図３９】騒音低減量を図３１〜図３８からプロットした結果を示す図
【符号の説明】
【００８０】
１００    航空機
１００ａ，Ａ，Ｂ，Ｃ    客室
１０１ａ，１０１ｂ    翼
１０２ａ，１０２ｂ    エンジン
１０５，４０２，５０２    座席（制御空間）
３００    騒音低減装置
３０１，４０１，５０１    利用者
４０１ａ，５０１ａ，６０１ａ    頭部（制御点）
３０１ｂ，４０１ｂ，６０１ｂ    耳
３１０，ＮＳ１ａ，ＮＳ１ｂ，ＮＳ１ｃ，ＮＳ２ａ，ＮＳ２ｂ，ＮＳ２ｃ，ＮＳ２ｄ，ＮＳ２ｅ，５１０，６１０，７１０    騒音源
３１０Ｎ，３４０Ｎ，５１０Ｎ    主到達経路（騒音経路）
３２０，４２０ａ〜４２０ｆ，５２０，６２０    騒音検知マイク（マイク）
３３０，４３０，６３０，７３０    騒音制御器
３３１，３３５    Ａ／Ｄ変換器
３３２，７３２    適応フィルタ
３３３，７３３    係数更新部
３３４    Ｄ／Ａ変換器
３４０，４４０ａ，４４０ｂ，５４０，６４０    制御スピーカ（スピーカ）
３５０    誤差検知マイク
４０２ａ，５０２ａ    シェル部（防音壁）
４０２ａａ    棚部
４０２ｂ，５０２ｂ    座席部
４０２ｂａ    腰掛け部
４０２ｂｃ    ヘッドレスト
４０２ｂｄ，４０２ｂｅ    肘掛け部
７０３，７３６，７６１    遅延
７０４    ＬＰＦ
７５０    誤差検出部
７６０    騒音伝達系
【図１】
2010188752.tif 000003
【図２】
2010188752.tif 000004
【図３】
2010188752.tif 000005
【図４】
2010188752.tif 000006
【図５】
2010188752.tif 000007
【図６】
2010188752.tif 000008
【図７】
2010188752.tif 000009
【図８】
2010188752.tif 000010
【図９】
2010188752.tif 000011
【図１０】
2010188752.tif 000012
【図１１】
2010188752.tif 000013
【図１２】
2010188752.tif 000014
【図１３】
2010188752.tif 000015
【図１４】
2010188752.tif 000016
【図１５】
2010188752.tif 000017
【図１６】
2010188752.tif 000018
【図１７】
2010188752.tif 000019
【図１８】
2010188752.tif 000020
【図１９】
2010188752.tif 000021
【図２０】
2010188752.tif 000022
【図２１】
2010188752.tif 000023
【図２２】
2010188752.tif 000024
【図２３】
2010188752.tif 000025
【図２４】
2010188752.tif 000026
【図２５】
2010188752.tif 000027
【図２６】
2010188752.tif 000028
【図２７】
2010188752.tif 000029
【図２８】
2010188752.tif 000030
【図２９】
2010188752.tif 000031
【図３０】
2010188752.tif 000032
【図３１】
2010188752.tif 000033
【図３２】
2010188752.tif 000034
【図３３】
2010188752.tif 000035
【図３４】
2010188752.tif 000036
【図３５】
2010188752.tif 000037
【図３６】
2010188752.tif 000038
【図３７】
2010188752.tif 000039
【図３８】
2010188752.tif 000040
【図３９】
2010188752.tif 000041