(57)【要約】【課題】航空機などの客席において、利用客が発する音声等の影響を受けることなく、低周波から高周波まで広い周波数域の騒音に対しても効果的に騒音を低減できる高品質の騒音低減装置を提供する。【解決手段】騒音源から発せられる高周波騒音および低周波騒音それぞれを検知する高周波騒音検知用マイク５２０ｄ２および低周波騒音検知用マイク５２０ｄ１からな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中心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手段と、騒音制御手段からの制御音信号に基づいて制御音を出力するスピーカとを備えた騒音低減装置であって、高周波騒音検知用マイク５２０ｄ２を利用者５０１の頭部５０１ａに向背する指向性ＤＡを付加して配置し、低周波騒音検知用マイク５２０ｄ１を防音壁５０２ａの外側に配置した。【選択図】図５
2010023534.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
騒音源から発せられる高周波騒音および低周波騒音それぞれを検知する高周波騒音検知手段および低周波騒音検知手段からなる騒音検知手段と、
前記騒音検知手段により検知された騒音を制御空間の制御中心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手段と、
前記騒音制御手段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とを備えた騒音低減装置であって、
前記高周波騒音検知手段を前記制御中心近傍に前記制御中心に向背する指向性を付加して配置し、
前記低周波騒音検知手段を前記制御中心近傍から発する音が所定のレベルに減衰する位置に配置したことを特徴とする騒音低減装置。
【請求項２】
前記低周波騒音検知手段を前記制御中心から所定の距離だけ離して配置した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】
前記制御空間は防音壁をさらに備え、前記低周波騒音検知手段を前記防音壁の外側に配置し、前記高周波騒音検知手段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４】
前記高周波騒音検知手段の個数を前記低周波騒音検知手段の個数よりも多く配設することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の騒音低減装置。
【請求項５】
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４のいずれか１項に記載の騒音低減装置。
【請求項６】
前記制御中心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５に記載の騒音低減装置。
【請求項７】
前記低周波騒音検知手段を隣接する２つの座席のそれぞれの前記制御中心から等距離の位置に配置し、前記低周波騒音検知手段を前記２つの座席で共用することを特徴とする請求項５または請求項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鉄道車両などにおいて、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、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への伝搬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声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声に変換して発信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。
【０００７】
航空機などでは、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、客席における快適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、座席の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空間で騒音を低減する方法が提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。
【０００８】
また、航空機などでは座席の快適性を高めたサービスを提供するために、周囲を構造物で囲ったシェル構造の座席を客室の一部に設け、構造物により座席間の区画を行い、座席への周囲からの騒音の進入を抑制している。
【０００９】
構造物と減音装置を併用して騒音抑制の効果を高める方法の例として、防音壁と騒音検知手段との位置関係に関する技術が、従来、開示されている（例えば、特許文献３〜５参照）。
【特許文献１】特開平５−２８９６７６号公報
【特許文献２】特開平５−２８１９８０号公報
【特許文献３】特開平９−０３４４７２号公報
【特許文献４】特開平７−０２０８８０号公報
【特許文献５】特開平５−１５８４８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、航空機におけるシェル構造の客席など、高度な快適性を提供するサービスにおいては、座席の騒音レベルについても高い品質が求められる。多くの座席と機器が配設される航空機は騒音環境が非常に複雑であり、座席に設置される騒音低減装置にはこれに対応できる性能と品質が要求される。航空機内では低周波から高周波までさまざまな騒音源が存在するとともに、航空機を利用する乗客の発する音声や使用機器から発する音を騒音検知用のマイクが拾ってしまうと、それが雑音となって十分な騒音低減効果が得られないという課題があった。これに対して、従来の技術は、減音を行う構造物を境にした２つの空間において騒音検知用のマイクと制御点での残留騒音を検出するエラーマイクとの関係には注意が払われていたが、騒音マイクを上記２つの空間で有効に配置する方法は検討されていなかった。したがって、航空機等の座席という特定の場所における高品質の騒音低減の効果を実現する技術として利用するには課題があった。
【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、利用客が発する音声等の影響を受けることなく、低周波から高周波まで広い周波数域の騒音に対しても効果的に騒音を低減できる高品質の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高周波騒音および低周波騒音それぞれを検知する高周波騒音検知手段および低周波騒音検知手段からなる騒音検知手段と、騒音検知手段により検知された騒音を制御空間の制御中心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手段と、騒音制御手段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とを備えた騒音低減装置であって、高周波騒音検知手段を制御中心近傍に制御中心に向背する指向性を付加して配置し、低周波騒音検知手段を制御中心近傍から発する音が所定のレベルに減衰する位置に配置したことを特徴とする。
【００１３】
このような構成により、低周波騒音源および高周波騒音源から発する騒音を効果的に検知するとともに、利用者が発する音声等の騒音低減に悪影響を与える雑音を拾うことがないので周囲から到達する騒音を確実に低減することが可能となる。これにより、複数の騒音源とそれらの騒音の条件に対して、制御空間の制御中心において高品質で利便性の高い騒音低減装置を実現することができる。
【００１４】
また本発明の騒音低減装置では、低周波騒音検知手段を制御中心から所定の距離だけ離して配置してもよい。
【００１５】
このような構成により、利用者が発する音声等の騒音低減に悪影響を与える低周波の雑音は低周波騒音検知手段に到達するまでに減衰するので、低周波騒音検知手段が拾うことがなく周囲から到達する低周波騒音を確実に低減することが可能となる。
【００１６】
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、低周波騒音検知手段を防音壁の外側に配置し、高周波騒音検知手段を防音壁の内側に配置するようにしてもよい。
【００１７】
このような構成により、利用者が発する音声等の騒音低減に悪影響を与える低周波の雑音を防音壁で減衰させることができるので、制御空間における制御中心から低周波騒音検知手段までの距離を小さくすることが可能となり、コンパクトな騒音低減装置を実現できる。
【００１８】
また本発明の騒音低減装置では、高周波騒音検知手段の個数を低周波騒音検知手段の個数よりも多く配設するようにしてもよい。
【００１９】
このような構成により、低周波騒音に比較して波長が短い高周波騒音も精度よく検知できるとともに、低周波騒音検知用マイクの数を減らすことができるので、小型でより安価な騒音低減装置を実現できる。
【００２０】
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ってもよく、制御中心を座席に着席した利用者の頭部位置としてもよい。
【００２１】
このような構成により、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な、高品質で利便性の高い騒音低減装置を実現することができる。
【００２２】
また本発明の騒音低減装置では、低周波騒音検知手段を隣接する２つの座席のそれぞれの制御中心から等距離の位置に配置し、低周波騒音検知手段を２つの座席で共用してもよい。
【００２３】
このような構成により、低周波騒音検知用のマイクを隣接座席間で共用できるので、よりコンパクトで安価な騒音低減装置を実現することができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、利用者の言葉や利用者が使用する音響装置から発する音など、騒音低減装置に悪影響を与える音を雑音として検知することなく、低周波騒音源および高周波騒音源から発する騒音を効果的に検知し、騒音を低減することができる。したがって、騒音制御空間において利用者の行動や利便性に悪影響を与えることなく、高品質の騒音低減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】
【００２５】
以下、本発明の実施の形態について、図１から図１０を用いて説明する。
【００２６】
（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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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他、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などに悪影響を与えている。
【００３０】
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。また、各座席列には視聴設備などが設置され、イーサネット（登録商標）などの通信回線を介して切り替え装置やデータ管理サーバなどを備えたシステム管理装置１０４に接続されている。
【００３１】
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他、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（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。例えば、客室Ａにおいて、座席１０５では、騒音源ＮＳ１ａ〜ＮＳ１ｃおよび騒音源ＮＳ２ａ〜ＮＳ２ｅから到達する騒音のうち、左翼（図１）に搭載されたエンジンによる騒音源ＮＳ１ａからの騒音が最も強い場合を予想することができる。したがって、各座席における騒音の低減を効果的に実現するためには、各方向から発せられる騒音のうち、座席に着席した利用者にとって、騒音が最も大きく、座席の音環境に悪影響を与える騒音に対して重点的に対処する必要がある。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
図３（ａ）は、騒音低減装置の基本構成を示すブロック図である。
【００３５】
騒音低減装置３００は、騒音検出器３２０、騒音制御器３３０、制御音発生器３４０および誤差検出器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。
【００３６】
騒音検出器３２０は、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、電気信号に変換して出力する機能を有するマイクロホン（以下、マイクと略記する）である。
【００３７】
騒音制御手段としての騒音制御器３３０は、Ａ／Ｄ変換器３３１、３３５、適応デジタルフィルタ３３２、制御部３３３、Ｄ／Ａ変換器３３４を備えており、騒音検知手段である騒音源マイク３２０からの騒音情報および誤差検出器３５０の誤差情報に基づいて、検出誤差が最小となるように制御音信号を生成し制御音発生器３４０の制御を行う。
【００３８】
Ａ／Ｄ変換器３３１は騒音源マイク３２０からの騒音信号をＡ／Ｄ変換して適応デジタルフィルタ３３２および制御部３３３へ出力する。適応デジタルフィルタ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、騒音源マイク３２０からの情報に加えて誤差検出器３５０からの検出誤差情報が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、上記適応デジタルフィルタ３３２の各フィルタ係数を調整する。すなわち、誤差検出器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、制御音発生器に出力する。制御音発生器３４０は、制御音出力手段としてのスピーカであり、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の近傍の騒音を相殺する制御音を発する機能を備えている。
誤差音検知手段としての誤差検出器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。
【００３９】
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源マイク３２０により検知し、騒音制御器３３０で信号処理を行ってスピーカ３４０から制御音を出力して、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。
【００４０】
図３（ｂ）は、スピーカ３４０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３０１ｂ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αである場合、スピーカ３４０を拡がり角度αの内部に配置する。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出器としてのエラーマイク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。
【００４２】
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、航空機の客室に設置された騒音低減装置の事例における主要な構成を示す平面図である。
【００４３】
図４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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。そして、各種騒音源からの騒音は数十Ｈｚの低周波数数の騒音から数ＫＨｚの高周波数の騒音まで広い周波数帯域の騒音を含んでいる。ここでは、騒音のうち比較的低い周波数帯域の騒音を低周波騒音と呼び、低周波騒音よりも高い周波数帯域の騒音を高周波騒音と呼ぶことにする。そして、上記低周波騒音を主に検出するマイクを低周波騒音検知用マイク、上記高周波騒音を主に検出するマイクを高周波騒音検知用マイクと定義する。低周波騒音と高周波騒音の境界周波数ｆｃは、例えば５００Ｈｚである。上記シェル部４０２ａの外周部に到達する騒音に対して、例えば６個の低周波騒音検知用マイク４２０ａ１〜４２０ｆ１および１０個の高周波騒音検知用マイク４２０ａ２〜４２０ｊ２が座席４０２のシェル部４０２ａを挟んでそれぞれ外側（騒音源側）および内側（利用者側）に配設される。
【００４６】
このように、高周波騒音検知用マイクを低周波騒音検知用マイクよりも多く配置している。これにより、低周波騒音に比較して波長が短い高周波騒音も精度よく検知できるとともに、低周波騒音検知用マイクの数を減らすことができるので、小型でより安価な騒音低減装置を実現できる。なお、上記境界周波数ｆｃは本装置を設置する周囲の騒音環境や設置条件で異なり、必要に応じて最適な周波数を設定することができる。
【００４７】
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およびスピーカ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。また誤差検出器としてマイク４５０ａ、４５０ｂは頭部４０１ａとスピーカ４４０ａ、４４０ｂとの間にそれぞれ配置される。
【００４８】
次に、本装置における構成上の特徴である騒音低減装置の騒音検知方法について、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摸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、制御中心と定義する。
【００４９】
図５（ａ）、（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。
【００５０】
座席５０２では、例えば外部の低周波騒音の騒音源５１０ａおよび高周波騒音の騒音源５１０ｂ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５１０ａ、５１０ｂからの騒音はそれぞれ主到達経路（騒音経路）５１０Ｎａ、５１０Ｎｂ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。航空機の騒音のように種々の騒音源が存在し、主要な騒音経路を特定できないような場合には、騒音検知用のマイクは、防音壁５０２ａの内側に置くのが騒音検知という観点からは効果的である。しかしながら、騒音検知用のマイクを防音壁５０２ａの内側に置くと、利用者が発する音声や利用機器から発する音（以後、「利用者音」という）をマイクが拾ってしまい、それが雑音となって騒音低減動作に悪影響を与える。
【００５１】
一般に、高周波の音に対してはマイクに指向性を付加するのは比較的容易であり、利用者に向背する指向性を付加することによって上記問題を解決することができる。一方、低周波の音は波長が長いためにマイクに指向性を付加しようとすれば装置の大型化が避けられず航空機等では実現が難しい。
【００５２】
ところで、低周波騒音に対しては防音壁５０２ａの内側と外側で相関性が高く、防音壁５０２ａの外側に配置したマイクで検知した騒音レベルから防音壁５０２ａの内側、すなわち制御空間での騒音レベルをかなり正確に推定できる。また、騒音検知用のマイクを防音壁５０２ａの外側に配置することにより、上記利用者音を雑音として拾うこともない。
【００５３】
このように、騒音検知用のマイクとして高周波用と低周波用の２種類のマイクを使用し、それぞれを防音壁５０２ａの内側と外側に分離して配置することにより、制御空間における精度のよい騒音検知が可能となる。
【００５４】
本装置の騒音検知用のマイクの配置およびそれらの動作について、図５を用いて詳しく説明する。
【００５５】
本装置では、シェル部５０２ａの周囲に設けられる騒音検知用のマイクの設置箇所には低周波騒音検知手段としての低周波騒音検知用マイク５２０ｄ１および高周波騒音検知手段としての高周波騒音検知用マイク５２０ｄ２が防音壁５０２ａを挟んで配設される。すなわち、低周波騒音検知用マイク５２０ｄ１は防音壁５０２ａの外側で防音壁５０２ａの近傍に配置され、高周波騒音検知用マイク５２０ｄ２は防音壁５０２ａの内側で制御中心である利用者５０１の頭部５０１ａの近傍に配置される。また、高周波騒音検知用マイク５２０ｄ２は高周波騒音源５１０ｂを対象として指向性ＤＡの方向と指向角度θ１が設定され、騒音源５１０ｂからの高周波騒音を正確かつ確実に検知するとともに、利用者音５０１Ｎａを拾うことがないので有効に騒音低減を行うことができる。ここで、指向性を付加した高周波騒音検知用マイク５２０ｄ２により、指向性を付加しないものに比較して利用者音５０１Ｎａの検知感度を１０ｄＢ程度下げている。この１０ｄＢという数字はあくまで一例であり、本装置を設置する周囲の騒音環境や設置条件等で変化するものであり、この値に限定されるものではない。
【００５６】
一方、低周波騒音検知用マイク５２０ｄ１は低周波騒音の騒音源５１０ａを対象としており、指向性は備えていないが、防音壁５０２ａの外側に配置されている。したがって、利用者音５０１Ｎａは防音壁５０２ａで減衰し、低周波騒音検知用マイク５２０ｄ１が利用者音５０１Ｎａを拾うことがないので、こちらも有効に騒音低減を行うことができる。
【００５７】
このように、本装置は、高周波騒音検知用のマイクを防音壁５０２ａの内側に配置し、その指向性を利用者の反対方向へ向けて配置するとともに、低周波騒音検知用のマイクを防音壁５０２ａの外側に配置することにより、利用者音を拾わずに高周波騒音と低周波騒音とを分離して精度よく検知することができる。これにより、座席５０２に着席した利用者５０１に達する高周波騒音と低周波騒音を効果的に低減することができる。
【００５８】
また、防音壁５０２ａを設けることにより、利用者音を効果的に減衰させることができるので低周波騒音検知用のマイクを制御空間に近づけて配置することが可能となり、コンパクトな騒音低減装置を構成することができる。
【００５９】
なお、高周波騒音検知用マイク５２０ｄ２は、指向性の方向を変更できるマイクを使用し、騒音源から発せられる騒音の状態に応じて、各マイクの指向性の方向を適宜変更するようにしてもよい。騒音低減の対象となる騒音源が複数ある場合は、配設されたマイクからの検知情報に基づいて対象とすべき騒音源の数および騒音の周波数などを特定し、特定した騒音源に対してマイクの指向性の方向を個別に設定してもよい。
【００６０】
また、マイクの指向性は、複数のマイク素子をアレイ状に配置したアレイマイクを用い、マイク素子間の距離を調整することにより実現できる。また、アレイマイクの幅を変えることにより指向性の周波数特性も調整が可能となる。
【００６１】
上記説明では、高周波騒音源と低周波騒音源が別々に存在する場合を説明したが、１個の騒音源が低周波から高周波まで広い周波数範囲の騒音を発生する場合でも、上記２種類のマイクでそれぞれ別々に検出することが可能である。
【００６２】
次に、本発明の実施の形態の他の応用事例について図６〜図８を用いて説明する。
【００６３】
図５においては、利用者音５０１Ｎａの低周波成分を防音壁５０２ａで減衰させることにより低周波騒音検知用マイク５２０ｄ１で拾うのを防止したが、防音壁５０２ａが存在しない場合でも、低周波騒音検知用マイク５２０ｄ１を利用者から離すことによって対策が可能となる。
【００６４】
図６は、本装置が備える騒音検知用のマイクの配置に関する第１の応用事例を示す図である。第１の応用事例の特徴は、制御空間である座席が防音壁を備えておらず、その代わりに低周波騒音検知用のマイクを制御中心から遠い位置に配置したことである。
【００６５】
図６において、高周波騒音検知用マイク６２０ｄ２は制御中心６０１ａの近傍に制御中心６０１ａに向背する指向性ＤＡを付加して配置し、騒音源６１０ｂから主到達経路６１０Ｎｂを通って到達する高周波騒音を検知する。高周波騒音検知用マイク６２０ｄ２は制御中心６０１ａの反対方向に指向性を持っているので制御中心６０１ａから発せられる利用者音６０１Ｎａを拾うことがない。
【００６６】
一方、指向性を持たない低周波騒音検知用マイク６２０ｄ１は、制御中心６０１ａから所定の距離だけ離れた位置に配置し、騒音源６１０ａから主到達経路６１０Ｎａを通って到達する低周波騒音を検知する。低周波騒音検知用マイク６２０ｄ１は、制御中心６０１ａから遠い位置に配置されているので、利用者音６０１Ｎｂが低周波騒音検知用マイク６２０ｄ１に到達するまでに所定のレベルまで減衰しており、こちらも利用者音６０１Ｎｂを雑音として拾うことがない。
【００６７】
これにより、高周波騒音検知用マイク６２０ｄ２および低周波騒音検知用マイク６２０ｄ１が利用者音６０１Ｎａ、６０１Ｎａｂを雑音として検知することなく、低周波騒音の騒音源６１０ａおよび高周波騒音の騒音源６１０ｂから発する騒音を効果的に検知することができる。したがって、制御空間の内部で発生する利用者音から悪影響を受けることなく、高品質の騒音低減を実現する効果を発揮することができる。
【００６８】
次に、本発明の実施の形態の第２の応用事例について説明する。図７は、本装置が備える騒音検知用マイクの配置に関する第２の応用事例を示す図である。
【００６９】
この事例は、２つの座席７０２ａおよび７０２ｂが隣接している場合を示す。それぞれの座席は、図６に示す構成と同様である。座席７０２ａに着席する利用者７０１ａの頭部７０１ａａを制御中心として利用者音７０１Ｎａａが周囲に伝搬する他、低周波騒音の騒音経路７１０Ｎａａおよび高周波騒音の騒音経路７１０Ｎｂａを通して、低周波騒音検知用マイク７２０ｄ１ａおよび高周波騒音検知用マイク７２０ｄ２ａに騒音が到達する。
【００７０】
利用者７０１ａから発せられる利用者音７０１Ｎａａについては、高周波騒音検知用マイク７２０ｄ２ａでは制御中心に向背する指向性ＤＡにより、低周波騒音検知用マイク７２０ｄ１ａでは制御中心７０１ａａから離れた位置に配置して利用者音７０１Ｎａａを減衰させることにより、それぞれ雑音として検知されるのを防止している。
【００７１】
さらに、本装置を隣接した座席に配置する場合には、中間位置に低周波騒音検知用のマイクを配設することにより、効果を発揮することができる。座席７０２ｂについても、同様である。なお、２つの座席で低周波騒音検知用マイク７２０ｄ１ａおよび７２０ｄ１ｂを共用化することによっても同様の効果を発揮することができる。これにより、騒音低減装置の小型化と低価格化を図ることができる。
【００７２】
この事例によっても、図６による事例と同様に、低周波騒音と高周波騒音とを分離して検知することができ、座席７０２ａおよび７０２ｂに着席した利用者７０１ａ、７０１ｂに対して、利用者から発する利用者音の影響を受けることなく、利用者（制御中心）に達する低周波騒音と高周波騒音を効果的に低減することができる。これにより、座席７０２ａおよび７０２ｂにおける騒音のレベルを確実かつ高品質に低減することができる。
【００７３】
次に、本発明の実施の形態の第３の応用事例について説明する。図８は、本装置が備える騒音検知用マイクの配置に関する第３の応用事例を示す図である。
【００７４】
図８に示す本装置の構成は、図６に示す構成と同様である。座席８０２に着席する利用者の頭部８０１ａを制御中心として利用者音８０１Ｎａが周囲に伝搬する他、低周波騒音の騒音経路８１０Ｎａおよび高周波騒音の騒音経路８１０Ｎｂを通って低周波騒音検知用マイク８２０ｄ１および高周波騒音検知用マイク８２０ｄ２に騒音が到達する。また、制御中心８０１ａに対して低周波騒音検知用マイク８２０ｄ１は高周波騒音検知用マイク８２０ｄ２より遠くに配置されており、制御中心８０１ａから発せられる利用者音８０１Ｎａについては、高周波騒音検知用マイク８２０ｄ２では制御中心に向背する指向性により、低周波騒音検知用マイク８２０ｄ１では制御中心８０１ａからの距離を大きくとり減衰した位置に配置することにより、それぞれ雑音として検知されるのを防止している。この事例における構成上の特徴は、低周波騒音検知用マイク８２０ｄ１の配設位置にあり、低周波騒音検知用マイク８２０ｄ１は座席８０２の肘掛け部８０２ｂｄの外側下部に配置されている。利用者から発せられる利用者音８０１Ｎａは、座席８０２の肘掛け部８０２ｂｄによって遮蔽されて減衰する。したがって、利用者音８０１Ｎａを雑音として検知することなく、本装置の騒音低減の品質を高める効果を発揮することができる。
【００７５】
最後に、本装置の電気信号処理について図９および図１０により説明する。図９は、本装置の電気回路ブロックを主とした構成を示すブロック図である。
【００７６】
図９において、高周波騒音検知用マイク９２０ｄ２からの信号は高周波成分のみを通過させるＨＰＦ（ハイパスフィルタ）９３１を通過した後、ＡＤＦ（適応デジタルフィルタ）９３２に入力される。ＡＤＦ９３２にはＬＭＳ演算部９３３で計算されたフィルタ係数が設定される。ＬＭＳ演算部９３３にはエラーマイク９５０の出力信号の高周波成分がＨＰＦ９３７で抽出されて入力されるとともに、ＨＰＦ９３１の出力も入力されている。
【００７７】
低周波騒音検知用マイク９２０ｄ１からの信号は低周波成分のみを通過させるＬＰＦ（ローパスフィルタ）９３４を通過した後、ＡＤＦ９３５に入力される。ＡＤＦ９３５にはＬＭＳ演算部９３６で計算されたフィルタ係数が設定される。ＬＭＳ演算部９３６にはエラーマイク９５０の出力信号の低周波成分がＬＰＦ９３８で抽出されて入力されるとともに、ＬＰＦ９３４の出力も入力されている。
【００７８】
ＡＤＦ９３２およびＡＤＦ９３５の出力は加算器９３９で加算され、制御音を発生させるためのスピーカ９４０へ出力される。エラーマイク９５０は制御点での騒音源からの騒音とスピーカ９４０の制御音によって相殺された残留騒音を検出する。ＬＭＳ演算部９３３およびＬＭＳ演算部９３６は、上記残留騒音が最小になるようにそれぞれＡＤＦ９３２およびＡＤＦ９３５のフィルタ係数が設定される。
【００７９】
なお、ＡＤＦ９３２およびＡＤＦ９３５は、従来と同様の構成であるため詳しい説明は省略する。周波数帯域を高周波域と低周波域とに分割してフィルタ演算をしているので、制御しようとする全周波数帯域を１つのフィルタで制御する場合と比較して、タップ長が短くなり、高速制御が可能となる。
【００８０】
図１０は、ＬＰＦ９３４、９３８およびＨＰＦ９３１、９３７の特性を示す図である。図１０において周波数ｆｃを境界として、ｆｃより低い周波数の騒音が低周波騒音であり、ｆｃより高い周波数の騒音が高周波騒音である。
【００８１】
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、騒音検知用マイクが、利用者の言葉や利用者が使用する音響装置から発する音などを、雑音として検知することなく、低周波騒音源および高周波騒音源から発する騒音を効果的に検知し、騒音を低減することができる。したがって、騒音制御空間において利用者の行動や利便性に悪影響を与えることなく、高品質の騒音低減を実現する効果を発揮することができる。
【００８２】
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。
【００８３】
また、上記実施の形態では騒音源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検出器（騒音源マイク）３２０の他に、制御音発生器（スピーカ）３４０から出力される制御音を検知する誤差検出器（エラーマイク）３５０を備えており、エラーマイク３５０により騒音と制御音との合成音を検知して制御音の誤差を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、エラーマイク３５０は必須の構成要素ではない。エラーマイク３５０は、通常、利用者の頭部の近傍に配設されるため、エラーマイク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。
【産業上の利用可能性】
【００８４】
本発明による騒音低減装置は、高品質の騒音低減装置を提供することができる。したがって、航空機や列車、車など複雑な騒音環境の中で高度の快適性が求められる利用空間内で使用する騒音低減装置として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【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平面図
【図５】同騒音低減装置の設置事例の主要な構成要素の配置図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図
【図６】同騒音低減装置の騒音検知用マイクの配置に関する第１の応用事例を示す図
【図７】同騒音低減装置の騒音検知用マイクの配置に関する第２の応用事例を示す図
【図８】同騒音低減装置の騒音検知用マイクの配置に関する第３の応用事例を示す図
【図９】同騒音低減装置の電気回路ブロックを主とした構成を示すブロック図
【図１０】ＨＰＦおよびＬＰＦの特性を示す図
【符号の説明】
【００８６】
１００    航空機
１００ａ，Ａ，Ｂ，Ｃ    客室
１０１ａ，１０１ｂ    翼
１０２ａ，１０２ｂ    エンジン
１０４    システム管理装置
３００    騒音低減装置
３０１，４０１，５０１，６０１，７０１ａ，７０１ｂ    利用者
４０１ａ，５０１ａ，６０１ａ，７０１ａａ，７０１ｂａ，８０１ａ    頭部（制御中心）
３０１ｂ，４０１ｂ    耳
３１０，ＮＳ１ａ，ＮＳ１ｂ，ＮＳ１ｃ，ＮＳ２ａ，ＮＳ２ｂ，ＮＳ２ｃ，ＮＳ２ｄ，ＮＳ２ｅ，５１０ａ，５１０ｂ，６１０ａ，６１０ｂ，８１０ａ，８１０ｂ    騒音源
３１０Ｎ，３４０Ｎ，５１０Ｎａ，５１０Ｎｂ，６１０Ｎａ，６１０Ｎｂ，７１０Ｎａａ，７１０ａｂ，７１０Ｎｂａ，７１０Ｎｂｂ，８１０Ｎａ，８１０Ｎｂ    主到達経路（騒音経路）
３２０    騒音検出器（騒音源マイク）
３３０，４３０    騒音制御器
３３１，３３５    Ａ／Ｄ変換器
３３２    適応デジタルフィルタ
３３３    制御部
３３４    Ｄ／Ａ変換器
３４０    制御音発生器（スピーカ）
３５０    誤差検出器（エラーマイク）
４２０ａ１〜４２０ｆ１，５２０ｄ１，６２０ｄ１，７２０ｄ１ａ，７２０ｄ１ｂ，８２０ｄ１，９２０ｄ１    低周波騒音検知用マイク
４２０ａ２〜４２０ｊ２，５２０ｄ２，６２０ｄ２，７２０ｄ２ａ，７２０ｄ２ｂ，８２０ｄ２，９２０ｄ２    高周波騒音検知用マイク
１０５，４０２，５０２，６０２，７０２ａ，７０２ｂ，８０２    座席（制御空間）
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，８０２ｂｄ    肘掛け部
４４０ａ，４４０ｂ，９４０    スピーカ
４５０ａ，４５０ｂ，９５０    エラーマイク
５０１Ｎａ，６０１Ｎａ，６０１Ｎｂ，７０１Ｎａａ，７０１Ｎａｂ，８０１Ｎａ    利用者音
９３１，９３７    ＨＰＦ
９３２，９３５    ＡＤＦ
９３３，９３６    ＬＭＳ演算部
９３４，９３８    ＬＰＦ
９３９    加算器
α    拡がり角度
θ１    （マイクの）指向角度
ＤＡ    （マイクの）指向性の方向
【図１】
2010023534.tif 000003
【図２】
2010023534.tif 000004
【図３】
2010023534.tif 000005
【図４】
2010023534.tif 000006
【図５】
2010023534.tif 000007
【図６】
2010023534.tif 000008
【図７】
2010023534.tif 000009
【図８】
2010023534.tif 000010
【図９】
2010023534.tif 000011
【図１０】
2010023534.tif 000012