(57)【要約】【課題】航空機などに搭載する騒音軽減装置において、設置環境の変化に応じて、小消費電力で効果的な騒音低減を実現する装置を提案する。【解決手段】騒音を検知する騒音音検知手段１０と、騒音検知手段１０からの情報に基づいて騒音検知手段１０により検知された騒音を打ち消す制御音信号を生成させる騒音制御手段１１と、騒音制御手段１１からの制御音信号に基づいて制御音を出力する制御音出力手段１２とを備え、環境特性入力手段１３からの環境特性に基づいて騒音制御手段１１の制御特性を最適な特性に変更する。【選択図】図１
2010076715.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動体に設置される装置であって、騒音源から発せられる騒音を検知する騒音検知手段と、前記騒音検知手段により検知された騒音を低減するための制御音を生成する騒音制御手段と、前記制御音を出力する制御音出力手段と、前記移動体の環境特性を入力する環境特性入力手段とを備え、前記環境特性に基づいて前記制御音を最適化することを特徴とする騒音低減装置。
【請求項２】
前記騒音を前記制御音で低減した残留音を検知する残留音検知手段を備え、前記環境特性と前記残留音に基づいて前記制御音を最適化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】
前記環境特性が前記移動体の高度情報であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の騒音低減装置。
【請求項４】
前記環境特性が前記移動体の速度情報であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の騒音低減装置。
【請求項５】
前記環境特性が前記移動体の航路情報であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の騒音低減装置。
【請求項６】
前記高度情報が低高度のときの前記騒音検知手段の使用個数をｎ個、高高度のときの前記騒音検知手段の使用個数をｍ個とし、低高度のときの前期騒音検知手段の使用個数が高高度のときの前期騒音検知手段の使用個数より少ない（ｎ＜ｍである）ように最適化することを特徴とする請求項３に記載の騒音低減装置。
【請求項７】
前記騒音制御手段がディジタルフィルタで構成され、前記高度情報が低高度のときの前記ディジタルフィルタのタップ数をｐ、高高度のときの前記ディジタルフィルタのタップ数をｑとし、低高度のときの前期ディジタルフィルタのタップ数が高高度のときの前期ディジタルフィルタのタップ数より少ない（ｐ＜ｑである）ように最適化することを特徴とする請求項３に記載の騒音低減装置。
【請求項８】
前記速度情報が高速のときの前記騒音検知手段の使用個数をａ個、低速のときの前記騒音検知手段の使用個数をｂ個とし、高速のときの前期騒音検知手段の使用個数が低速のときの前期騒音検知手段の使用個数より少ない（ａ＜ｂである）ように最適化することを特徴とする請求項４に記載の騒音低減装置。
【請求項９】
前記騒音制御手段がディジタルフィルタで構成され、前記速度情報が高速のときの前記ディジタルフィルタのタップ数をｓ、低速のときの前記ディジタルフィルタのタップ数をｔとし、高速のときの前期ディジタルフィルタのタップ数が低速のときの前期ディジタルフィルタのタップ数より少ない（ｓ＜ｔである）ように最適化することを特徴とする請求項４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、騒音低減装置および騒音低減システムに関するものであり、特に航空機や鉄道車両等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等において、座席に着席した利用者に対して音声サービス等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を利用する場合は、利用場所が一種の密閉構造体になっており、利用場所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、利用場所の快適性が低下する。特に、航空機等の客室として利用客にサービスを提供する場合は、快眠を妨げる、会話が困難になるなど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、飛行中の航空機先端や両翼による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ため、機内の騒音は乗客に不快感を与えるとともに、音声サービス等の妨げとなるので、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ことで騒音を低減することができる。障壁材料としては例えば高密度の障壁材料などを使用し、吸収材料としては例えば吸音シートなどを利用する。しかしながら、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及び機能の低下をもたらす。また、構造材料として、傷つきやすい等の強度面と質感等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、従来、一般的に実施されている。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騒音が伝搬するのを防止することができる。具体的適用の事例としては、騒音源から発生する音を検知するマイクとマイクから入力した電気信号を増幅して位相を反転させる制御器と、制御器から入力した電気信号を音に変換して発振するスピーカとを備えた音声消去装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
また、近年、航空機等移動体において、上記の能動的減衰手段により騒音を低減する方法をベースとして、客席における利便性向上の観点から騒音対策を行う方法が検討されている。例えば、座席毎に減音装置を配設し、座席に近くにスピーカとマイクと制御器を設置する方法や、座席に着席した利用者の近傍に複数のスピーカとマイクを配置することにより利用者に対する騒音の低減効果を向上させる方法（例えば、特許文献２〜３参照）が提案されている。
【０００８】
また、移動体の環境変化に追随して効果的な消音を行う方法として、移動体の温度を監視し、スピーカとマイクの間の伝搬特性を温度変化に追随して変化させ騒音低減効果を向上させる方法（特許文献４参照）や、走行速度に依存する音をマイクにより検出し適応処理を行うことで消音効果を高める方法（特許文献５参照）が提案されている。
【特許文献１】特開平１−２７０４８９号公報
【特許文献２】特開平５−２８９６７６号公報
【特許文献３】特開平５−２８１９８０号公報
【特許文献４】特開平１０−４９１７５号公報
【特許文献５】特開平７−３１９４８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記の方法は、騒音低減のための計算負荷や消費電力が常に大きな状態で、環境が変化し計算負荷や消費電力を削減可能な場合でもこれらを変更しないと言う課題があった。本発明は以上の問題点を解決するものであり、移動体の環境変化に応じて計算負荷を下げ、小消費電力で利用者に効果的な騒音低減装置を提供することを目的とする。また、使用するマイクの個数を削減することで計算負荷を下げる場合には、使用するマイクを順番に選択することでマイクの使用頻度を抑えることができ、マイクの劣化を少なくし装置の寿命を延ばすことができる。さらに、動作中のマイクに液体がかかる、動作中のマイクが乗客に触られるなどが原因で異常音が発生する確率を低減でき、信頼性の高い制御が可能となる。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述したような目的を達成するために、本発明の請求項１に記載の騒音低減装置は、移動体に設置される装置であって、騒音源から発せられる騒音を検知する騒音検知手段と、騒音検知手段により検知された騒音を低減するための制御音を生成する騒音制御手段と、制御音を出力する制御音出力手段と、移動体の環境特性を入力する環境特性入力手段とを備え、環境特性に基づいて制御音を最適化することを特徴とする。このような構成により、移動体の環境特性に基づいて制御音を最適化することが可能となり、移動体の環境変化に応じて計算負荷を下げ、小消費電力で利用者に効果的な騒音低減装置を提供することが可能となる。
【００１１】
また、本発明の請求項２に記載の騒音低減装置は、騒音を制御音で低減した残留音を検知する残留音検知手段を備え、環境特性と残留音に基づいて制御音を最適化することを特徴とする。このような構成により、移動体の環境特性に基づいて制御音を最適化することが可能となり、移動体の環境変化に応じて計算負荷を下げ、小消費電力で利用者に効果的な騒音低減装置を提供することが可能となる。
【００１２】
また、本発明の請求項３に記載の騒音低減装置は、環境特性が移動体の高度情報であることを特徴とする。このような構成により、移動体の高度情報に基づいて制御音を最適化することが可能となり、移動体の環境変化に応じて計算負荷を下げ、小消費電力で利用者に効果的な騒音低減装置を提供することが可能となる。
【００１３】
また、本発明の請求項４に記載の騒音低減装置は、環境特性が移動体の速度情報であることを特徴とする。このような構成により、移動体の速度情報に基づいて制御音を最適化することが可能となり、移動体の環境変化に応じて計算負荷を下げ、小消費電力で利用者に効果的な騒音低減装置を提供することが可能となる。
【００１４】
また、本発明の請求項５に記載の騒音低減装置は、環境特性が移動体の航路情報であることを特徴とする。このような構成により、移動体の経路情報に基づいて制御音を最適化することが可能となり、移動体の環境変化に応じて計算負荷を下げ、小消費電力で利用者に効果的な騒音低減装置を提供することが可能となる。
【００１５】
また、本発明の請求項６に記載の騒音低減装置は、高度情報が低高度のときの騒音検知手段の使用個数をｎ個、高高度のときの騒音検知手段の使用個数をｍ個とし、低高度のときの騒音検知手段の使用個数が高高度のときの騒音検知手段の使用個数より少ない（ｎ＜ｍである）ように最適化することを特徴とする。このような構成により、移動体の高度情報に基づいて使用する騒音検知手段の使用個数を最適化することが可能となり、移動体の環境変化に応じて計算負荷を下げ、小消費電力で利用者に効果的な騒音低減装置を提供することが可能となる。
【００１６】
また、本発明の請求項７に記載の騒音低減装置は、騒音制御手段がディジタルフィルタで構成され、高度情報が低高度のときのディジタルフィルタのタップ数をｐ、高高度のときのディジタルフィルタのタップ数をｑとし、低高度のときのディジタルフィルタのタップ数が高高度のときのディジタルフィルタのタップ数より少ない（ｐ＜ｑである）ように最適化することを特徴とする。このような構成により、移動体の高度情報に基づいてディジタルフィルタのタップ数を最適化することが可能となり、移動体の環境変化に応じて計算負荷を下げ、小消費電力で利用者に効果的な騒音低減装置を提供することが可能となる。
【００１７】
また、本発明の請求項８に記載の騒音低減装置は、速度情報が高速のときの騒音検知手段の使用個数をａ個、低速のときの騒音検知手段の使用個数をｂ個とし、高速のときの騒音検知手段の使用個数が低速のときの騒音検知手段の使用個数より少ない（ａ＜ｂである）ように最適化することを特徴とする。このような構成により、移動体の速度情報に基づいて騒音検知手段の使用個数を最適化することが可能となり、移動体の環境変化に応じて計算負荷を下げ、小消費電力で利用者に効果的な騒音低減装置を提供することが可能となる。
【００１８】
また、本発明の請求項９に記載の騒音低減装置は、騒音制御手段がディジタルフィルタで構成され、速度情報が高速のときのディジタルフィルタのタップ数をｓ、低速のときの前記ディジタルフィルタのタップ数をｔとし、高速のときのディジタルフィルタのタップ数が低速のときのディジタルフィルタのタップ数より少ない（ｓ＜ｔである）ように最適化することを特徴とする。このような構成により、移動体の速度情報に基づいてディジタルフィルタのタップ数を最適化することが可能となり、移動体の環境変化に応じて計算負荷を下げ、小消費電力で利用者に効果的な騒音低減装置を提供することが可能となる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明による騒音低減装置および騒音低減システムによれば、移動体の環境変化に応じて計算負荷を下げ、小消費電力で利用者に効果的な騒音低減装置を提供することを目的とする。また、使用するマイクの個数を削減することで計算負荷を下げる場合には、使用するマイクを順番に選択することでマイクの使用頻度を抑えることができ、マイクの劣化を少なくし装置の寿命を延ばすことができる。さらに、動作中のマイクに液体がかかる、動作中のマイクが乗客に触られるなどが原因で異常音が発生する確率を低減でき、信頼性の高い制御が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について、図１から図９を用いて説明する。
【００２１】
（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。
【００２２】
まず、本発明の騒音低減装置の基本構成を、図１を用いて説明する。図１において１０は騒音検知手段、１１は騒音制御手段、１２は制御音出力手段、１３は環境特性入力手段、１４は残留音検知手段である。
【００２３】
本発明の騒音低減装置は、騒音検知手段１０により騒音を検知し、これを騒音信号に変換して騒音制御手段１１に出力する。騒音制御手段１１は、入力された騒音信号をもとに、騒音を低減することが可能な逆位相の音波を、制御音信号として生成し、制御音出力手段１２へ出力する。制御音出力手段１２は、入力された制御音信号をもとに騒音を低減可能な逆位相の音波を制御音として発振し、騒音を低減させる。このとき、騒音制御手段１１の制御特性は、環境特性入力手段１３からの環境特性により、最適な特性へと変更することができる。また、この制御の後の残留音を残留音検知手段１４で検知し、残留音信号として騒音制御手段１１にフィードバックすることで、最適な制御特性を求めることも可能であり、必要に応じて設置か非設置かを使い分ける。
【００２４】
本実施の形態では、一例として騒音検知手段１０を騒音マイクとし、制御音出力手段１２をスピーカとし、残留音検知手段１４を残留音マイクとして説明する。
【００２５】
次に、騒音低減装置の設置を必要とする航空機における騒音環境について、図２および図３により説明する。
【００２６】
まず、本発明の実施の形態における航空機全体の騒音環境を、図２を用いて説明する。図２において、１００は航空機、１０１ａ、１０１ｂは左右の翼であり、１０２ａ、１０２ｂは左右のエンジンである。Ａ、Ｂ、Ｃはそれぞれ機内の客室を示し、１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃなどの座席列を備えている。また、ＮＳ１ａ、ＮＳ１ｂ、ＮＳ１ｃは主な騒音源である。さらに、Ｄは客室Ａと客室Ｂを合わせた空間であり、後ほど図３ではＤを拡大して説明する。
【００２７】
航空機の騒音環境の観点からみると、エンジンは回転音だけでなく、空気流の反響等を伴うため、重要な騒音源である。乗客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両翼における空気流との衝突音（風切り音）が騒音源ＮＳ１ｃとして機内の情報提供サービスや乗員・乗客の会話等に悪影響を与えている。
【００２８】
次に、本発明の実施の形態における航空機内の騒音環境を、図３を用いて説明する。図３では、図２における空間Ｄを拡大して示している。図３において、１０５は座席、ＮＳ２ａ、ＮＳ２ｂ，ＮＳ２ｃ，ＮＳ２ｄ，ＮＳ２ｅは騒音源を示し、ＮＳ１ａ、ＮＳ１ｂ、ＮＳ１ｃは図２と同じ騒音源を示す。
【００２９】
空間Ｄは壁により客室Ａおよび客室Ｂに区分されている。空間Ｄ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が図２に示したように外部の騒音源として存在するほか、エアコン等による騒音源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（図２）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ていることになる。
【００３０】
特に、図２、図３における客室Ａで示したファーストクラス等では、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等の視聴機器や、ビジネスマンのための机、ＰＣ接続電源等々が配設されており、ゆっくりとくつろいだり、ビジネスに集中できる環境を乗客に提供することが強く求められている。そのために、このシェル内部の消音に対する要望は特に大きいものがあり、シェルそのものに防音効果のある材質を使用しているものの、シェルの周囲やシェルを通過してくる騒音を効率よく低減することが重要となる。しかし、従来の技術で防音効果を高めるにはシェルの厚みや重量を大きくする必要があり、航空機に設置するには設置空間、重量などの理由から実現が困難である。これに対し本発明を利用した消音システムでは、設置空間や重量をとらずに騒音低減が実現でき、乗客に快適な環境を提供することが可能となる。
【００３１】
つぎに、本発明の実施の形態における騒音低減装置のブロック図を図４を用いて説明する。
【００３２】
図４において、３００は騒音低減装置、３３１、３３５はＡ／Ｄ変換機であり、３３４はＤ／Ａ変換機である。また、３３２はディジタルフィルタ、３３３は制御部である。また、３０１は利用者であり、３０２は利用者の耳を示す。また、図１と同じく、１０は騒音マイク、１１は騒音制御手段、１２はスピーカ、１３は環境特性入力手段、１４は残留音マイクを示す。
【００３３】
騒音低減装置３００は、騒音マイク１０、騒音制御手段１１、スピーカ１２、環境特性入力手段１３、および残留音マイク１４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。
【００３４】
騒音マイク１０は、何らかの騒音源３１０から発せられる騒音を検知する騒音検知手段として備えられ、騒音情報を検出し、騒音信号に変換して出力する機能を有する。
【００３５】
騒音制御手段１１は、Ａ／Ｄ変喚器３３１、３３５、ディジタルフィルタ３３２、制御部３３３、Ｄ／Ａ変換器３３４を備えており、騒音マイク１０からの騒音情報および残留音マイク１４の残留音信号に基づいて、残留音が最小となるように騒音と逆位相となる制御音信号を生成しスピーカ１２の制御を行う。
【００３６】
Ａ／Ｄ変喚器３３１は騒音マイク１０からの騒音信号をＡ／Ｄ変換してディジタルフィルタ３３２および制御部３３３へ出力する。ディジタルフィルタ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。制御部３３３には、騒音マイク１０からの情報に加えて残留音マイク１４からの残留音情報がＡ／Ｄ変喚器３３５を介して入力されており、この残留音が最小となるように、上記ディジタルフィルタ３３３の各フィルタ係数を調整する。すなわち、残留音マイク３５０の設置位置において騒音源３１０からの騒音を低減するような制御音信号を生成し、Ｄ／Ａ変換器３３４を介して、スピーカ１２に出力する。スピーカ１２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、使用者３０１の耳３０２の近傍の騒音を低減する制御音を発する機能を備えている。
【００３７】
環境特性入力手段１３は、移動体の環境特性を騒音制御手段１１に入力し、騒音制御手段３３０はこの環境特性に基づいて制御特性を最適なものに変更する。
【００３８】
なお、環境特性入力手段１３に環境特性を与える環境特性検知手段、例えば高度計や速度計は、環境特性入力手段１３と近接している必要はなく、環境入力手段に環境特性を入力可能であればどこに設置してもよい。
【００３９】
図４（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マイク１０により検知し、騒音制御器１１で信号処理を行ってスピーカ１２から制御音を出力し、使用者３０１の耳３０２で騒音源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ることにより、騒音の低減を行う。
【００４０】
図４（ｂ）は、スピーカ１２から出力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。
【００４１】
騒音源３１０と利用者３０１の耳３０２とを結ぶ騒音の主到達経路３１０Ｎに対して騒音の拡がり角度が３１０αである場合、スピーカ１２を拡がり角度３１０αの内部に配置する。これにより、スピーカ１２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３０２に到達する。また、重ね合わせの領域内に残留音マイク１４を配置することにより、騒音低減後の残留音を検出し、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。
【００４２】
次に、本発明の騒音低減装置の、航空機内の座席への設置例を図５を用いて説明する。図５において、６３０は座席、６５０は座席を囲うシェルである。また、１０ａ〜１０ｍは、図１中の１０と同じく騒音マイクであり、複数個あるため添え字で判別している。また、１２ａ、１２ｂは図１中の１２と同じくスピーカであり、複数個あるため添え字で判別している。また、図３と同じく、３００は騒音低減装置であり、３０１は使用者を示す。
【００４３】
座席６３０を囲うシェル６５０に取り付けた騒音マイク１０ａ〜１０ｌにより騒音を検知し、検知した騒音信号をシェル３００内に設置された騒音低減装置３００に出力する。騒音低減装置３００ではこの騒音信号をもとに逆位相となる制御音信号を生成し、スピーカ１２ａ、１２ｂへ出力する。スピーカ１２ａ、１２ｂはこの制御音信号に基づいて制御音を発振し、座席６３０に座る使用者３０１の耳元の騒音を低減することができる。
【００４４】
なお、ここでは一例として騒音マイク数が１０個の場合を説明したが、騒音マイク数はこれに限るものではない。騒音マイク数は１個以上であればいくつのマイクを設置してもよい。また、スピーカ数が２個の場合を説明したが、スピーカ数もこれに限るものではなく、１個以上であればいくつのスピーカを配置してもよい。
【００４５】
また、ここでは騒音マイク１０とスピーカ１２ａ、１２ｂをシェル６５０に設置する場合を説明したが、設置場所はシェル６５０に限るものではない。たとえば座席６３０に設置してもよいし、床に配置してもよいし、同様の効果が見込めるならばどこに設置してもよい。
【００４６】
また、ここでは騒音低減装置３００をシェル６５０の内部に設置する場合を説明したが、これは座席６３０の内部に配置してもよいし、座席６３０やシェル６５０に近接して設置してもよい。また、それ以外の場所でも、騒音マイク１０からの騒音信号を入力として受け取り、スピーカ１２へ制御音信号を出力できるならどこに設置してもよいことは明らかである。
【００４７】
つぎに、航空機騒音の特徴と本発明の動作原理について、図６により説明する。図６は飛行中の航空機騒音の周波数特性を示しており、実線は低高度飛行時の、点線は高高度飛行時の特性をそれぞれ示している。また、縦軸が音圧レベル、横軸が周波数である。高度が高い場合に、低域の周波数帯において音圧レベルが小さいことがわかる。これは、高高度では空気の密度が小さく、小さな空気抵抗で飛行できることから、エンジンの出力を抑えられることが主な原因となっている。逆に、低高度ではエンジンの出力が大きくなり、エンジンに由来する低域の周波数帯が支配的になる。ここで、低域が支配的である騒音は騒音マイク数を減らしても効果的に消音可能であることから、低高度時は騒音マイク数を減らすことで、十分な消音効果を得たまま演算量および消費電力を削減することができる。
【００４８】
次に、本発明の具体的な動作について図７を用いて説明する。図７（ａ）は高高度飛行時を、図７（ｂ１）、図７（ｂ２）は低高度飛行時をそれぞれ示している。図７（ａ）、図７（ｂ１）、図７（ｂ２）それぞれの構成は図５の構成と同じであり、１０ａ〜１０ｍは騒音マイク、１２ａ、１２ｂはスピーカ、３００は騒音低減装置であり、３０１は使用者を示す。
【００４９】
高高度飛行時には、図７（ａ）に示すように設置している騒音マイク１０ａ〜１０ｍを使用することで騒音低減効果を得る。高高度を飛行する際には、図７（ｂ１）、図７（ｂ２）に示すように、低高度のときに対して騒音マイク１０の使用個数を削減することで演算量を削減することができ、消費電力が削減できる。ここで、図７では使用する騒音マイク数を半減する場合を示しているが、使用者の所望の効果が得られる限りにおいては使用する騒音マイク数をいくつにしてもよい。
【００５０】
なお、ここでは高高度飛行時と低高度飛行時の２段階に分けて説明したが、高度ごとにより多くの段階に分けて使用する騒音マイク数を設定してもよい。たとえば、高度の高い順に高度ａ、高度ｂ、高度ｃ、高度ｄと４段階に分け、これらに対応して使用する騒音マイク１０を設定することで、４段階の高さに対応して使用マイク数を変更することができる。もちろん、この段階は３段階でもよいし、５段階より多くても同様の効果が得られることは明らかである。
【００５１】
また、図６（ｂ１）と（ｂ２）では、使用する騒音マイクと使用しない騒音マイクが逆になるように設定している。高高度時にはこの２つを交互にしようすることで、騒音マイクの稼働時間を半分にすることができ、騒音マイクの使用による劣化を少なくすることができ、装置の寿命が延びる。これも、高度ごとにより多くの段階に分けて使用する騒音マイク数を設定し、使用する騒音マイク１０を順番に選択することで、騒音マイク１０の使用による劣化を抑え装置の寿命を延ばすことが可能となる。
【００５２】
また、高高度飛行時には必ずしも設置しているすべての騒音マイク１０を使用する必要はなく、使用しない騒音マイク１０を予備として持っていてもよい。この場合、必要に応じて使用する騒音マイク１０を変更することで、騒音マイク１０の使用による劣化を抑え、装置の寿命を延ばすこともできる。
【００５３】
また、騒音マイク１０の設置状況によっては、乗客が飲料をこぼして騒音マイク１０に液体がかったり、使用者が騒音マイク１０を叩いたりして異常音が発生する可能性もある。このような場合にも、使用する騒音マイク１０を減らしておくことで異常音の発生する確率を低減することが可能となる。
【００５４】
また、エンジンなど特に大きな騒音を発している騒音源が特定できる場合には、このような騒音源の方向に配置されている騒音マイク１０を優先して使用することで、より多くの騒音マイク１０を効果的に削減することもできる。
【００５５】
次にタップ数を削減することで消費電力を削減する場合について説明する。風切り音や空調などの高域の騒音では反射や回折の影響が大きくなる。（サンプリング周期）×（タップ数）がフィルタの応答長であり、反射や回折の影響をフィルタで表現するためには応答長を長くする必要があるため、高域の騒音を効果的に消音するためにはフィルタのタップ数を大きくする必要がある。逆に、低域主体の騒音ではこのような問題が起きないためフィルタのタップ数を減らしても消音効果を保つことができる。このように、低域が支配的である騒音はフィルタのタップ数を減らしても効果的に消音可能であることから、低高度時はフィルタの８ップ数を減らすことで、十分な消音効果を得たまま演算量および消費電力を削減することができる。
【００５６】
次に、適切な騒音マイク数およびフィルタ係数を選択するための手法を、図７を用いて説明する。本騒音低減装置は図８に示すフローチャートに基づいて動作する。状態ｓ８１０は環境特性読み込み状態を、ｓ８２０は高度変更判定状態を、ｓ８３０は騒音マイク数およびフィルタ係数の読み込みを行う状態である。騒音制御手段１１は状態ｓ８１０にて機体の高度情報を読み込んだ後、状態ｓ８２０で高度情報に変更があるかを判定する。変更ありの場合、状態ｓ８３０に移り、騒音マイク数およびフィルタ係数を予め求めている最適な状態に変更し、一定時間後に状態ｓ８１０に戻る。状態ｓ８２０で高度に変更がない場合には、一定時間後そのまま状態ｓ８１０に戻る。この処理を繰り返すことで、高度情報を基に適切な騒音マイク数を選択することが可能となる。
【００５７】
次に、適切なタップ数およびフィルタ係数を選択するための手法を、図９を用いて説明する。本騒音低減装置は図９に示すフローチャートに基づいて動作し、フィルタのタップ数およびフィルタ係数の最適化を行う。騒音制御手段１１は状態ｓ９１０にて機体の高度情報を読み込んだ後、状態ｓ９２０で高度情報に変更があるかを判定する。変更ありの場合、状態ｓ９３０に移り、タップ数およびフィルタ係数を予め求めている最適な状態に変更し、一定時間後に状態ｓ９１０に戻る。状態９２０で高度に変更がない場合には、一定時間後そのまま状態ｓ９１０に戻る。この処理を繰り返すことで、高度情報を基に適切なタップ数を選択することが可能となる。
【００５８】
以上のように、本実施の形態によれば、環境特性として飛行機の高度情報を使用することで、騒音マイク数やフィルタのタップ数を最適化することが可能になり、環境に応じて最適な効果を小消費電力で提供することが可能となる。
【００５９】
次に、環境特性として飛行機の速度情報を使用する場合について説明する。飛行機が高速で飛行する場合には、低速で飛行する場合と比較してエンジン出力を大きくする必要があり、エンジンに起因する低域での騒音が大きくなる。よって、高速で飛行する場合には、低高度のときと同じく、騒音マイク数およびタップ数を低減することで、演算量および消費電力を削減した状態で効果的に消音が可能である。また、製品寿命が延びることや異常音の発生を予防できることなど、環境特性として高度情報を使った場合の他の効果も全て得ることができる。
【００６０】
次に、環境特性として航路情報を使用する場合について説明する。一般的に飛行機の航路は、出発地情報・目的地情報・気候条件・他の飛行機の巡航状況などによって決定される。このうち、例えば気候条件に注目すると、大気が不安定な状態では機体の振動や軋みが大きくなり、低域の騒音が大きくなることがわかる。このため、この気候条件をもとに騒音マイク数やタップ数を削減することができ、演算量と消費電力の削減が可能になる。また、製品寿命が延びることや異常音の発生を予防できることなど、環境特性として高度情報を使った場合の他の効果も全て得ることができる。
【００６１】
また、高度情報や速度情報に関して、離陸前の航路設計の段階で予め航路情報として持っている高度情報や速度情報を用いることで、リアルタイムの測定値を使用せずに騒音マイク数およびタップ数の削減をすることも可能である。
【００６２】
なお、本実施の形態では騒音制御手段の実現方法としてＦＩＲフィルタを用いたディジタルフィルタを説明したが、これはアナログフィルタであってもよい。この場合、ディジタルフィルタ係数で係数を読み込みに対応する操作として、複数の素子を選択可能にすることでアナログフィルタの特性を選択してもよいし、異なる特性をもつアナログフィルタを複数個用意し選択してもよい。また、その他所望の特性を選択できる構成であればどのように実現してもよい。
【００６３】
また、本発明の実施の形態においては、騒音源３１０から発せられる騒音を検知する音検知手段としての騒音マイク３２０のほかに、スピーカ３４０から出力される制御音を検知する残留音マイク３５０を備えており、残留音マイク３５０により騒音と制御音との合成音を残留音として検知し補正することができるが、本発明の実施の形態における騒音低減装置にとって、残留音マイク３５０は必須の構成要素ではない。残留音マイク３５０は、通常、利用者の頭部の近傍に配設されるため、残留音マイク３５０を省略することにより、利用者の頭部近傍の座席の構成を簡略化することができる。したがって、利用者にとって心理的圧迫感のない、利便性に優れた低コストの騒音低減装置を実現することができる。
【００６４】
なお、本実施の形態においては航空機に本騒音低減装置を設置する場合について説明したが、これは移動体以外に設置する騒音低減装置も利用可能である。たとえば、道路を通過する車両に起因する騒音を低減する騒音低減装置について、渋滞情報を環境情報として騒音低減装置に入力し、道路が渋滞していて騒音が大きいときには演算量を増やし、道路がすいていて騒音が小さいときには演算量を減らすことで、騒音低減装置の消費電力を抑えることができる。また、演算量の増減をマイク数の増減で実現する場合には、装置寿命を延ばし、異常動作が起きる確率を低減できることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明による騒音低減装置は、騒音低減装置の設置環境の変化に応じて小消費電力で効果的な騒音低減装置を提供することができる。したがって、設置環境が変化する場所に設置される騒音低減装置として、特に航空機や列車、車など騒音を有する利用空間内での騒音低減装置として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明の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
【図２】同騒音低減装置の設置環境を示す平面図
【図３】同騒音低減装置の設置環境の詳細を示す平面図
【図４】同騒音低減装置の詳細な構成を示すブロック図
【図５】同騒音低減装置を航空機内の座席設置した場合の具体例を示す平面図
【図６】高高度時および低高度時の航空機の騒音特性のグラフ
【図７】同騒音低減装置の動作例を示す平面図
【図８】高度情報を基に騒音マイク数を変更する際の同騒音低減装置の状態遷移図
【図９】高度情報を基にＴＡＰ数を変更する際の同騒音低減装置の状態遷移図
【符号の説明】
【００６７】
１０、１０ａ〜１０ｍ    騒音検知手段（騒音マイク）
１１    騒音制御手段
１２、１２ａ、１２ｂ    制御音出力手段（スピーカ）
１３    環境特性入力手段
１４    残留音検知手段（残留音マイク）
１００    航空機
１０１ａ、１０１ｂ    翼
１０２ａ、１０２ｂ    エンジン
１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃ    座席列
１０５、６３０    座席
３００    騒音低減装置
３０１    使用者
３０２    耳
３１０、ＮＳ１ａ、ＮＳ１ｂ、ＮＳ１ｃ、ＮＳ２ａ、ＮＳ２ｂ、ＮＳ２ｃ、ＮＳ２ｄ、ＮＳ２ｅ    騒音源
３１０Ｎ    騒音到達経路
３１０α    騒音の拡がり角度
３３１、３３５    Ａ／Ｄ変喚器
３３２    ディジタルフィルタ
３３３    制御部
３３４    Ｄ／Ａ変換器
６５０    シェル
ｓ８１０、ｓ９１０    環境特性読み込み状態
ｓ８２０、ｓ９２０    高度変更判定状態
ｓ８３０    騒音マイク使用数変更／フィルタ読み込み状態
ｓ９３０    タップ数変更／フィルタ読み込み状態
Ａ、Ｂ、Ｃ    客室
Ｄ    空間
【図１】
2010076715.tif 000003
【図２】
2010076715.tif 000004
【図３】
2010076715.tif 000005
【図４】
2010076715.tif 000006
【図５】
2010076715.tif 000007
【図６】
2010076715.tif 000008
【図７】
2010076715.tif 000009
【図８】
2010076715.tif 000010
【図９】
2010076715.tif 000011