(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
選択的にプログラム可能な応答を有する基準モデル(R)と、
外乱（58）を受ける音響経路（26）と、前記音響経路（26）に音波を導入する第１トランスジューサ（34）と、前記音響経路（26）の応答を感知する第２トランスジューサ（36）と、前記第２トランスジューサ（36）からのフィルタ入力（46）及び前記第１トランスジューサ（34）へのフィルタ出力（48）を有する第１適応フィルタ（28）とから構成され、
前記基準モデル(R)への入力をモデル入力として前記第１トランスジューサ（34）への入力に加算しかつ前記第２トランスジューサ（36）の出力をモデル出力とする能動モデル(M)とを有し、
前記基準モデル(R)の入出力側の一方、および／または、前記能動モデル(M)の入出力側の一方に第２フィルタ（N1；N2；N3；N4）が接続され、
前記基準モデル(R)に前記第２フィルタ(N3；N4）が接続されていない場合は前記基準モデル(R)を、前記第２フィルタ(N3；N4）が接続されている場合は前記基準モデル(R)と前記第２フィルタ(N3；N4）との接続回路を基準系列と称し、かつ前記能動モデル(M)に前記第２フィルタ(N1；N2)が接続されていない場合は能動モデル(M)を、前記第２フィルタ(N1；N2)が接続されている場合は能動モデル(M)と前記第２フィルタ(N1；N2)との接続回路を能動系列と称した場合、両系列の出力を合計してその和（44）を誤差信号として発生する第１加算器（38）を含み、
前記誤差信号を前記第１適応フィルタ（28）及び前記第２フィルタ（N1；N2；N3；N4）の誤差入力とすることによって、前記基準系列の応答に前記能動系列の応答が整合するように前記各フィルタが適応制御されることを特徴とする能動音響装置。
【請求項２】
前記第２フィルタ（N1；N2；N3；N4）は、Ｎ１フィルタ、Ｎ２フィルタ、Ｎ３フィルタ、Ｎ４フィルタのいずれかであり、前記基準モデル(R)の入出力側の一方または前記能動モデル(M)の入出力側の一方に第２フィルタ（N1；N2；N3；N4）が接続される場合、前記基準モデル(R)と前記能動モデル(M)と前記第２フィルタ（N1；N2；N3；N4）とが、
Ｍ・Ｎ1＝Ｒ（またはＮ２・Ｍ＝Ｒ、またはＲ・Ｎ３＝Ｍ、またはＮ４・Ｒ＝Ｍ）
の関係式を満足することであることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項３】
さらに、前記基準モデル(R)と前記能動モデル(M)に補助ノイズを導入する補助ノイズ源（52）を有していることを特徴とする請求項１の装置。
【請求項４】
前記音響経路（26）は外乱を受け、前記補助ノイズはランダムであって、前記外乱に相関しないことを特徴とする請求項３の装置。
【請求項５】
前記補助ランダムノイズは、整形帯域フィルタ（298）でろ過されて、前記能動系列と前記基準系列の整合性の強さが周波数の関数として得られるようにしたことを特徴とする請求項３の装置。
【請求項６】
前記能動モデル(M)は、さらに、前記第１適応フィルタ（28）のフィルタ出力（48）と前記補助ノイズ源（52）からの前記補助ノイズ（62）とを合計して、その和（64）を前記第１トランスジューサ（34）へ送る第２加算器（60）を有することを特徴とする請求項３の装置。
【請求項７】
前記第１適応フィルタ（28）に入力するフィルタ入力（46）は、前記能動モデル(M)の出力（42）として前記第１加算器（38）にも送られることを特徴とする請求項５の装置。
【請求項８】
前記能動モデル(M)は、さらに、
前記補助ノイズを受け入れるフィルタ入力（68）を有する第３適応フィルタ（66）と、前記第１適応フィルタ（28）内に設けられた前記第３適応フィルタ（66）のコピー（94,96）と、前記第３適応フィルタ（66）の出力と前記第２トランスジューサ（36）の出力とを合計して、その和（76）を誤差入力として前記第３適応フィルタ（66）へ送る第３加算器（70）とを有していることを特徴とする請求項３の装置。
【請求項９】
前記能動モデル(M)は、さらに、
第１加算器（38）の出力（44）からの誤差入力（82,84）を有する第１，第２アルゴリズムフィルタ（30,32）を備える第１適応フィルタ（28）の出力（48）と、前記補助ノイズ源（52）からの補助ノイズ（62）とを合計して、その和（64）を前記第１トランスジューサ（34）へ送る第２加算器（60）と、
前記第１，第２アルゴリズムフィルタ（30,32）の出力（88,90）を合計して、その和（92）を入力（48）として、前記補助ノイズ（62）を加算するための前記第２加算器（60）に送る第４加算器（86）と、
前記第２トランスジューサ（36）からの入力（98）を有する前記第３適応フィルタ（66）の第１コピー（94）と、
前記第４加算器（86）の出力（92）からの入力（100）を有する前記第３適応フィルタ（66）の第２コピー（96）と、
前記第１コピー（94）の出力（106）に前記第１加算器（38）の出力を掛けて、その積を重量最新信号として前記第１アルゴリズムフィルタ（30）へ送る第１乗算器（102）と、
前記第２コピー（96）の出力（110）に前記第１加算器（38）の出力を掛けて、その積を重量最新信号として前記第２アルゴリズムフィルタ（32）へ送る第２乗算器（108）とを有していることを特徴とする請求項７の装置。
【請求項１０】
前記能動モデル(M)は、さらに、
前記能動モデル(M)へ送られる入力（56）からフィルタ入力（68）を受け取る第３適応フィルタ（66）と、前記第３適応フィルタ（66）の出力（72）と前記第２トランスジューサ（36）の出力（74）とを合計して、その和（76）を誤差入力として前記第３適応フィルタ（66）へ送る第３加算器（70）を有していることを特徴とする請求項１の装置。
【請求項１１】
前記Ｎ１フィルタ（120）は、適応形であり、前記音響経路（26）の出力からのフィルタ入力（122）と、前記第１加算器（38）へのフィルタ出力（124）と、前記第１加算器（38）の出力（44）からの誤差入力（126）とを有していることを特徴とする請求項２の装置。
【請求項１２】
前記Ｎ２フィルタ（140）は、入力ノイズをフィルタ入力（142）として受け取り、前記音響経路（26）の入力へフィルタ出力（144）を送り、前記第１加算器（38）の出力（44）から誤差入力（148）を受け取ることを特徴とする請求項２の装置。
【請求項１３】
前記能動モデル(M)は、さらに、
前記Ｎ２フィルタ（140）の出力（144）からフィルタ入力（68）を受け取る第３適応フィルタ（66）と、
前記第３適応フィルタ（66）の出力（26）と前記第２トランスジューサ（36）の出力（74）とを合計して、その和（76）を誤差入力として前記第３適応フィルタ（66）へ送る第３加算器（70）とを含んでおり、
前記Ｎ２フィルタ（140）には、
前記Ｎ２フィルタ（140）へ送られるフィルタ入力（142）から入力信号（152）を受け取る、前記第３適応フィルタ（66）のコピー（150）と、
前記コピー（150）の出力（156）に前記第１加算器（38）の出力を掛けて、その積（158）を重量最新信号として前記Ｎ２フィルタ（140）へ送る第３乗算器（154）とが接続されていることを特徴とする請求項１２の装置。
【請求項１４】
前記Ｎ３フィルタ（170）は、適応形であり、前記基準モデル(R)の出力からのフィルタ入力（172）と、前記第１加算器（38）へのフィルタ出力（174）と、前記第１加算器（38）の出力（44）からの誤差入力（126）とを有していることを特徴とする請求項２の装置。
【請求項１５】
前記Ｎ４フィルタ（190）は、入力ノイズをフィルタ入力（192）として受け取り、前記基準モデル(R)の入力へフィルタ出力（194）を送り、前記第１加算器（38）の出力（44）から誤差入力（196）を受け取ることを特徴とする請求項２の装置。
【請求項１６】
さらに、前記Ｎ４フィルタ（190）へ送られる入力（192）から入力（200）を受け取る、前記基準モデル(R)のコピー（198）と、
前記コピーの出力に前記第１加算器（38）の出力を掛けて、その積（206）を重量最新信号として前記第Ｎ４フィルタ（190）へ送る第４乗算器（202）とを有していることを特徴とする請求項１５の装置。
【請求項１７】
前記基準モデル(R)の入出力側の一方および前記能動モデル(M)の入出力側の一方に第２フィルタ（N1；N2；N3；N4）が接続される場合、前記能動モデル(M)、前記基準モデル(R)、及び第２フィルタは、
Ｎ３＝Ｍ・Ｎ１／ＲまたはＮ４＝Ｍ・Ｎ１／Ｒ、あるいは、Ｎ３＝Ｎ２・Ｍ／ＲまたはＮ４＝Ｎ２・Ｍ／Ｒの関係式
（ここで、Ｒは基準モデル、Ｍは能動モデル、Ｎ１〜Ｎ４は、第２フィルタとしてのＮ１フィルタ、Ｎ２フィルタ、Ｎ３フィルタ、Ｎ４フィルタである。）
を満足するように配置されていることを特徴とする請求項１の装置。
【請求項１８】
前記Ｎ１フィルタ（120）は、適応形であり、前記音響経路（26）の出力からのフィルタ入力（122）と、前記第１加算器（38）へのフィルタ出力（124）と、前記第１加算器（38）の出力（44）からの誤差入力（126）とを有し、
前記Ｎ３フィルタ（170）は、適応形であり、前記基準モデル(R)の出力からのフィルタ入力（172）と、前記第１加算器（38）へのフィルタ出力（174）と、前記第１加算器（38）の出力（44）からの誤差入力（176）とを有していることを特徴とする請求項１７の装置。
【請求項１９】
前記Ｎ１フィルタ（120）は、適応形であり、前記音響経路（26）の出力からのフィルタ入力（122）と、前記第１加算器（38）へのフィルタ出力（124）と、前記第１加算器（38）の出力（44）からの誤差入力（126）とを有し、
前記Ｎ４フィルタ（190）は、適応形であり、入力ノイズを受け入れるフィルタ入力（192）と、前記基準モデル(R)の入力へのフィルタ出力（194）と、前記第１加算器（38）の出力（44）からの誤差入力（198）とを有することを特徴とする請求項１７の装置。
【請求項２０】
前記Ｎ２フィルタ（140）は、適応形であり、入力ノイズを受け入れるフィルタ入力（142）と、前記音響経路（26）の入力へのフィルタ出力（144）と、前記第１加算器（38）の出力（44）からの誤差入力（148）とを有し、
前記Ｎ３フィルタ（170）は、適応形であり、前記基準モデル(R)の出力からのフィルタ入力（172）と、前記第１加算器（38）へのフィルタ出力（174）と、前記第１加算器（38）の出力（44）からの誤差入力（176）とを有していることを特徴とする請求項１７の装置。
【請求項２１】
前記Ｎ２フィルタ（140）は、適応形であり、入力ノイズを受け入れるフィルタ入力（142）と、前記音響経路（26）の入力へのフィルタ出力（144）と、前記第１加算器（38）の出力（44）からの誤差入力（148）とを有し、
前記Ｎ４フィルタ（190）は、適応形であり、入力ノイズを受け入れるフィルタ入力（192）と、前記基準モデル(R)の入力へのフィルタ出力（194）と、前記第１加算器（38）の出力（44）からの誤差入力（196）とを有していることを特徴とする請求項１７の装置。
【請求項２２】
選択的にプログラム可能な応答を有する基準モデル(R)と、
外乱（58）を受ける音響経路（26）と、前記音響経路（26）に音波を導入する第１トランスジューサ（34）と、前記音響経路（26）の応答を感知する第２トランスジューサ（36）と、前記第２トランスジューサ（36）からのフィルタ入力（46）及び前記第１トランスジューサ（34）へのフィルタ出力（48）を有する第１適応フィルタ（28）とから構成され、
前記基準モデル(R)への入力をモデル入力として前記第１トランスジューサ（34）への入力に加算しかつ前記第２トランスジューサ（36）の出力をモデル出力とする能動モデル(M)と、
前記基準モデル(R)及び能動モデル(M)の出力（40,42）を合計して、その和（44）を誤差信号として発生する第１加算器（38）と、
前記音波を導入するため、前記第１トランスジューサ（34）へ補正信号（224）を出力する第２適応フィルタ（222）と、
前記第２適応フィルタ（222）及び第１適応フィルタ（28）の出力（224,48）を合計して、その和を前記第１トランスジューサ（34）へ送る第２加算器（226,228）とを含み、
前記第１適応フィルタ（28）は、前記第２トランスジューサ（36）からのフィルタ入力（46）と、前記第１トランスジューサ（34）へのフィルタ出力（48）と、前記第１加算器（38）からの誤差入力（50）とを有し、
前記第２適応フィルタ（222）は、前記第１加算器（38）から誤差入力（236）を受け取ることを特徴とする能動音響減衰装置。
【請求項２３】
さらに、前記基準モデル(R)及び能動モデル(M)に補助ノイズを導入する補助ノイズ源（52）と、
前記補助ノイズを受け入れるフィルタ入力（68）を有する第３適応フィルタ（66）と、
前記第３適応フィルタ（66）の出力（72）と前記第２トランスジューサ（36）の出力（74）とを合計して、その和（76）を誤差信号として前記第３適応フィルタ（66）へ送る第３加算器（70）とを有していることを特徴とする請求項２２の装置。
【請求項２４】
前記第１適応フィルタ（28）は、それぞれ前記第１加算器（38）の出力（44）から誤差入力（82,84）を受け取る第１，第２アルゴリズムフィルタ（30,32）を有しており、
さらに、前記第１，第２アルゴリズムフィルタ（30,32）の出力（88,90）を合計して、その和（92）を入力（48）として第２加算器（228）へ送る第４加算器（86）と、
前記第２トランスジューサ（36）から入力（98）を受け取る、前記第３適応フィルタ（66）の第１コピー（94）と、
前記第４加算器（86）の出力（82）から入力（100）を受け取る、前記第３適応フィルタ（66）の第２コピー（96）と、
前記第１コピー（94）の出力（104）に前記第１加算器（38）の出力を掛けて、その積を重量最新信号として前記第１アルゴリズムフィルタ（30）へ送る第１乗算器（102）と、
前記第２コピー（96）の出力（110）に前記第１加算器（38）の出力を掛けて、その積（106）を重量最新信号として前記第２アルゴリズムフィルタ（32）へ送る第２乗算器（108）とを有していることを特徴とする請求項２３の装置。
【請求項２５】
さらに、前記第２適応フィルタ（222）内に設けられる第３アルゴリズムフィルタ（232）へ送られる入力（242）から入力を受け取る、前記第３適応フィルタ（66）の第３コピー（240）と、
前記第３コピー（240）の出力に前記第１加算器（38）の出力を掛けて、その積（246）を重量最新信号として前記第３アルゴリズムフィルタ（232）へ送る第４乗算器（244）とを有していることを特徴とする請求項２４の装置。
【請求項２６】
さらに、前記第２適応フィルタ（222）の出力から補正信号（224）を受け取る、前記第３適応フィルタ（66）の第４コピー（248）と、
前記第４コピー（248）の出力と前記第１加算器（38）の出力とを合計して、その和を入力（242）として、前記第２適応フィルタ（222）内に設けられる第３アルゴリズムフィルタ（232）へ送る第５加算器（254）とを有していることを特徴とする請求項２３の装置。
【請求項２７】
前記第２適応フィルタ（222）は、それぞれ第３，第４アルゴリズムフィルタ（232,234）を有しており、
さらに、前記第３，第４アルゴリズムフィルタ（232,234）の出力を合計する第６加算器（238）と、
前記補助ノイズ（62）と前記第６加算器（238）の出力（224）とを合計して、その和を前記第２加算器（228）へ送るための別の第２加算器（226）と、
前記第３アルゴリズムフィルタ（232）へ送られる入力（242）から入力を受け取る、前記第３適応フィルタ（66）の第３コピー（240）と、
前記第６加算器（238）の出力（224）から入力を受け取る、前記第３適応フィルタ（66）の第４コピー（248）と、
前記第３コピー（240）の出力に前記第１加算器（38）の出力を掛けて、その積（246）を重量最新信号として前記第３アルゴリズムフィルタ（232）へ送る第４乗算器（244）と、
前記第４コピー（248）の出力に前記第１加算器（38）の出力を掛けて、その積（252）を重量最新信号として前記第４アルゴリズムフィルタ（234）へ送る第５乗算器（250）とを有していることを特徴とする請求項２４の装置。
【請求項２８】
選択的にプログラム可能な応答を有する基準モデル（R)と、
外乱（58）を受ける音響経路（26）と、前記音響経路（26）に音波を導入する第１トランスジューサ（34）と、前記音響経路（26）の応答を感知する第２トランスジューサ（36）と、前記第２トランスジューサ（36）からのフィルタ入力（46）及び前記第１トランスジューサ（34）へのフィルタ出力（48）を有する第１適応フィルタ（28）とから構成され、
前記基準モデル(R)への入力をモデル入力として前記第１トランスジューサ（34）への入力に加算しかつ前記第２トランスジューサ（36）の出力をモデル出力とする能動モデル(M)と、を備える能動音響制御方法であって、
第１トランスジューサ（34）によって前記音響経路（26）に相殺音波を導入し、
第２トランスジューサ（36）によって前記音響経路（26）からの応答を感知し、
前記基準モデル(R)と前記能動モデル(M)の各出力（40,42）を第１加算器（38）を用いて合計し、その和（44）を誤差信号として発生し、
前記第１適応フィルタ（28）に前記第１加算器（38）からの誤差入力（50）を与え、
さらに、前記基準モデル(R)の入出力側の一方または前記能動モデル(M)の入出力側の一方に第２フィルタ（N1；N2；N3；N4）が接続される場合、前記基準モデル(R)と前記能動モデル(M)と前記第２フィルタ（N1；N2；N3；N4）とが、
Ｍ・Ｎ1＝Ｒ（またはＮ２・Ｍ＝Ｒ、またはＲ・Ｎ３＝Ｍ、またはＮ４・Ｒ＝Ｍ）
の関係式を満足するようにモデリングする、各ステップを有することを特徴とする能動音響制御方法。
【請求項２９】
前記音響経路（26）は外乱を受けており、さらに、補助ノイズはランダムであって、前記外乱に相関していない状態で、補助ノイズ源（52）から前記能動モデル(M)に補助ノイズを導入し、
さらに前記第１適応フィルタ（28）の出力（48）と前記補助ノイズ（62）とを合計してその和（64）を前記第１トランスジューサ（34）へ送り、
前記能動モデル(M)の出力（42）を前記第１適応フィルタ（28）の入力（46）及び前記第１加算器（38）に送るようになっていることを特徴とする請求項２８の方法。
【請求項３０】
入力音波を減衰して減衰出力音波を発生するために、前記第１トランスジューサ（34）から相殺音波を導入し、
前記第２トランスジューサ（36）で前記出力音波を感知し、
前記相殺音波を導入して、前記第１加算器（38）からの信号を誤差入力（50）とする第２適応フィルタ（222）から前記第１トランスジューサ（34）へ補正信号（224）を出力し、これにより入力音波を減衰するようにしたことを特徴とする請求項２８の方法。
【請求項３１】
さらに、前記第１、第２適応フィルタ（28、222）の出力（48,224）を合計して、その和（226,228）を前記第１トランスジューサ（34）へ送り、前記第１加算器（38）の前記出力（44）を誤差入力として前記第１、第２適応フィルタ（28、222）の各々へ送るようにしたことを特徴とする請求項３０の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の利用分野】
本発明は、能動音響制御システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
本発明は、米国特許第4,677,676 号、第4,677,677 号、第4,736,431 号、第4,815,139 号、第4,837,834 号、第4,987,598 号、第5,022,082 号、第5,033,082 号、第5,172,416 号及び米国特許出願番号07/691,557、07/794,115、07/835,721に記載もされている上記主題に関する継続的な開発努力から得られたものであり、上記特許及び出願は参考として本説明に含まれる。
【０００３】
これらの特許明細書及び出願明細書は、能動音響減衰システムに関するものである。音または振動の相殺または軽減を行うための能動音響減衰方法には、入力音波に破壊的に干渉してそれを相殺または軽減するように相殺音波を送り込むことを含んでいる。
【０００４】
能動音響減衰システムでは、誤差信号を適応フィルターモデルへ送る、マイクロフォンまたは加速度計等の誤差トランスジューサで出力音波が感知され、次に拡声器または撹拌機等の相殺トランスジューサに補正信号を送り、入力音波に破壊的に干渉してそれを相殺または軽減する音波を送り込むようになっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、実際の所望の応答特性に合わせた、またそれに整合した制御音響経路を与え、音または振動を積極的に相殺または軽減する能動モデルを提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、選択的にプログラム可能な応答を有する基準モデルと、外乱を受ける音響経路と、前記音響経路に音波を導入する第１トランスジューサと、前記音響経路の応答を感知する第２トランスジューサと、前記第２トランスジューサからのフィルタ入力及び前記第１トランスジューサへのフィルタ出力を有する第１適応フィルタとから構成され、前記基準モデルへの入力をモデル入力として前記第１トランスジューサへの入力に加算しかつ前記第２トランスジューサの出力をモデル出力とする能動モデルと、前記基準モデルの入出力側の一方、および／または、前記能動モデルの入出力側の一方に第２フィルタが接続され、前記基準モデルに前記第２フィルタが接続されていない場合は前記基準モデルを、前記第２フィルタが接続されている場合は前記基準モデルと前記第２フィルタとの接続回路を基準系列と称し、かつ前記能動モデルに前記第２フィルタが接続されていない場合は能動モデルを、前記第２フィルタが接続されている場合は能動モデルと前記第２フィルタとの接続回路を能動系列と称した場合、両系列の出力を合計してその和を誤差信号として発生する第１加算器を含み、
前記誤差信号を前記第１適応フィルタ及び前記第２フィルタの誤差入力とすることによって、前記基準系列の応答に前記能動系列の応答が整合するように前記各フィルタが適応制御されることを特徴としている。
【０００７】
この基準モデルにおいて、例えば、力及び／または運動の遮断を行う振動制御装置では、過減衰、不足減衰、迅速応答、オーバシュートを伴わない低速安定応答等の一定の減衰応答特性が望まれるであろう。
【０００８】
基準モデル（基準系列）は、このような応答を有するように選択またはプログラムされる。次に、音響経路と第１適応フィルタの組合わせを有する能動モデル(能動系列）が与えられ、この音響経路及び第１適応フィルタの組合わせ体を基準モデルに適応するように作り、音響経路及び第１適応フィルタの結合応答が、基準モデルの応答に適応（マッチング）した能動モデル応答を与えるようにしている。
【０００９】
音響経路は、音管、振動台、フレーム、運転台、座席、エンジンまたは車両内部、または音または振動伝播に対する他の複雑な構造物または環境であり、そこで、制御された応答が得られるように、音響経路に沿って伝播する音波の選択的にプログラム可能な応答を与えることが望ましい。
【００１０】
さらなる実施例では、本発明は能動音響減衰装置が与えられる。
【００１１】
【作用】
本発明によれば、入力音波に対する制御された適応応答が与えられて、選択的にプログラム可能な基準モデルの応答に適応し、また入力音波が減衰または相殺される。基準系列に対する能動系列の誤差信号を第１適応フィルタ及び第２フィルタの誤差入力とすることによって、基準系列の応答に能動系列の応答が整合するように各フィルタが適応制御される。これにより、上記の適応的に制御された応答特性は、既知の基準モデルに対して上記のように適応するので、減衰が容易になる。
【００１２】
【実施例】
図１は、選択的にプログラム可能な応答を有する、22で示されている基準モデルＲを含む能動音響装置20を示しており、例えばルンド工科大学のアストロム(Astrom)及びウィッテンマーク(Wittenmark)による「適応制御」（米国、マサチューセッツ州、レディングのアディソン−ウェスレイ(Addison-Wesley)出版社、1989年）の第４章 105〜162 ページを参照されたい。
【００１３】
基準モデル22は、所望の応答を有するように、例えば、振動の場合には所定の減衰特性応答を有するように選択またはプログラムされる。装置20にはさらに、26で示されている音響経路Ｐと第１適応フィルタ28との組合わせ体を有し、この音響経路26及び適応フィルタ28の組み合わせ体を基準モデル22に適応するように作り、音響経路26及び適応フィルタ28の結合応答が、基準モデル22の応答に整合する能動モデル応答を与えるように、24で示されている能動モデルＭが設けられている。
この能動モデルＭは、外乱５８を受ける音響経路２６と、音響経路２６に音波を導入する第１トランスジューサ３４と、音響経路２６の応答を感知する第２トランスジューサ３６と、第２トランスジューサ３６からのフィルタ入力４６及び第１トランスジューサ３４へのフィルタ出力４８を有する第１適応フィルタ２８とから構成され、基準モデルＲへの入力をモデル入力として第１トランスジューサ３４への入力に加算しかつ第２トランスジューサ３６の出力をモデル出力とする。
【００１４】
第１適応フィルタ28は、上記特許の場合のように無限インパルス応答形（ＩＩＲ）フィルタであることが好ましく、より好ましくは30で示されたＬＭＳ（平均最小二乗）アルゴリズムフィルタＡ１、及び32で示されたＬＭＳアルゴリズムフィルタＢ１を含むＲＬＭＳ（帰納的平均最小二乗）フィルタによって提供される。別の実施例では、第１適応フィルタ28は有限インパルス応答形（ＦＩＲ）フィルタで与えられる。
【００１５】
34で示されている第１トランスジューサ（出力トランスジューサ）Ｔ１、例えば拡声器、撹拌機、力モータまたは他の音響アクチュエータが、音波を音響経路26に導入するために設けられている。また、36で示されている第２トランスジューサ（誤差トランスジューサ）Ｔ２、例えばマイクロフォン、加速度計、ロードセル、ジオホン等の速度センサ、または他の音響センサが、音響経路の応答を感知するために設けられている。
【００１６】
第１加算器38は、基準モデル22及び能動モデル24のそれぞれの出力40，42を加算して、その和を誤差信号44として発生する。第１適応フィルタ28は、第２トランスジューサ36からフィルタ入力46を受け取り、第１トランスジューサ34へフィルタ出力48を送り、加算器38から誤差入力50を受け取る。第１適応フィルタ28への入力46は、能動モデル24の出力42として第１加算器38へも送られる。
【００１７】
補助ノイズ源52が補助ノイズを入力54により基準モデル22へ、また、入力56により能動モデル24へ導入する。補助ノイズはランダムであり、音響経路が受ける外乱58に相関しない。
【００１８】
好適な形式として、上記米国特許第4,677,676 号に記載されているように、補助ノイズはガロア数列によって与えられるが（ベルリンのスプリンガー・バーラグ(Springer-verlag) から1984年に出版されたＭ．Ｒ．シュローダ(Schroeder) の「科学及び通信における数理論」の252 〜261 ページ）、無相関音または振動ノイズ信号を発生するために他のランダムノイズ源を用いることもできる。
【００１９】
ガロア数列は、シフトレジスタの段数をＭとした時、２M −１の後に小数が循環する疑似乱数列である。ガロア数列が好まれるのは、計算が容易であり、装置の応答時間よりもはるかに長い周期を簡単に備えることができるからである。
【００２０】
第２加算器60は、第１適応フィルタ28の出力48と、補助ノイズ源52からの補助ノイズ62とを合計して、その和64を第１トランスジューサ34へ送る。66で示されている第３適応フィルタＣが、上記米国特許第4,677,676 号の適応フィルタ142 と同様に、補助ノイズ源52から送られる補助ノイズを受け取るフィルタ入力68を備えている。
【００２１】
第３加算器70は、第３適応フィルタ66の出力72とトランスジューサ36の出力74とを合計して、その和76を誤差入力として乗算器78へ送る。乗算器78が、補助ノイズ源52のフィルタ入力68における出力に第３加算器70の出力76を掛けて、その積80を重量最新信号としてＣフィルタ（第３適応フィルタ）66へ送る。このＣフィルタ66に対するフィルタ入力68は、能動モデル24へ送られる入力56から与えられる。Ｃフィルタ66はＬＭＳアルゴリズムフィルタであることが好ましい。
【００２２】
Ａ１及びＢ１適応アルゴリズムフィルタ30，32は、第１加算器38の出力44からそれぞれ誤差入力82，84を受け取る。第４加算器86が、第１、第２のアルゴリズムフィルタ30，32のそれぞれの出力88，90を合計して、その和92を入力48として第２加算器60へ送って、補助ノイズに加算する。第３適応フィルタ66のコピーＣ’94が第1適応フィルタ28内に設けられており、フィルタ66の別のコピーＣ’96が第１適応フィルタ28内に設けられているのは、上記米国特許第4,677,676 号の場合と同様である。
【００２３】
Ｃフィルタ66のＣ’コピー94は、第２トランスジューサ36から入力98を受け取る。Ｃフィルタ66のＣ’コピー96は、第４加算器86の出力92から入力100 を受け取る。第１乗算器102 が、Ｃ’コピー94の出力104 に第１加算器38の出力を掛けて、その積106 を重量最新信号としてＡ１フィルタ30へ送る。第２乗算器108 が、Ｃ’コピー96の出力110 に第１加算器38の出力を掛けて、その積112 を重量最新信号としてＢフィルタ32へ送る。
【００２４】
図２はさらなる実施例を示しており、図１と同じ参照番号を用いて理解しやすくしている。図２では、120 で示されている第２適応フィルタＮ１が、音響経路Ｐの出力からフィルタ入力122 を受け取り、第１加算器38へフィルタ出力124 を送り、第１加算器38の出力から誤差入力126 を受け取る。乗算器128 が第２適応フィルタ120 の入力122 に第１加算器38の出力を掛けて、その積130 を重量最新信号として第２フィルタ120 へ送る。
【００２５】
24で示されている能動モデルＭと、120 で示されている第２フィルタＮ１の積は、基準モデルＲに合わせられてそれに収束する。すなわち、
Ｍ・Ｎ１＝Ｒ                              式１
このため、第２フィルタＮ１は基準モデルＲと能動モデルＭとの商に等しくなる。すなわち、
Ｎ１＝Ｒ／Ｍ                              式２
基準モデルＲと能動モデルＭとの商に合わせるように第２フィルタＮ１を設けることによって、それの整合性、特にフィルタ利得が向上する。
【００２６】
図３は、さらに別の実施例を示しており、図１と同じ参照番号を用いて理解しやすくしている。図３では、140 で示されている第２フィルタＮ２が、入力ノイズをフィルタ入力142 として受け取り、音響経路Ｐの入力へ加算器146 を介してフィルタ出力144 を送り、第１加算器38の出力から誤差入力148 を受け取る。第２適応フィルタ140 の出力144 は、Ｃフィルタ66のフィルタ入力68へも送られる。Ｃフィルタ66のＣ’コピー150 が、第２フィルタ140 へ送られる入力142 から入力152 を受け取る。乗算器154 が、Ｃ’コピー150 の出力156 に第１加算器38の出力を掛けて、その積158 を重量最新信号として第２適応フィルタ140 へ送る。
【００２７】
図３において、第２フィルタＮ２と能動モデルＭとの積は、基準モデルＲに合わせられてそれに収束する。すなわち、
Ｎ２・Ｍ＝Ｒ                              式３
このため、第２フィルタＮ２は基準モデルＲと能動モデルＭとの商に合わせられる。すなわち、
Ｎ２＝Ｒ／Ｍ                              式４
基準モデルＲと能動モデルＭとの商に合わせるように第２フィルタＮ２を設けることによって、それの整合性、特にフィルタ利得が向上する。
【００２８】
図４は、さらに別の実施例を示しており、図１と同じ参照番号を用いて理解しやすくしている。図４では、170 で示されている第２フィルタＮ３が、基準モデル22の出力からフィルタ入力172 を受け取り、第１加算器38へフィルタ出力174 を送り、第１加算器38の出力から誤差入力176 を受け取る。乗算器178 が、フィルタ170 へ送られる入力172 に第１加算器38の出力を掛けて、その積180 を重量最新信号として第２フィルタ170 へ送る。
【００２９】
図４において、基準モデルＲと第２フィルタＮ３との積は、能動モデルＭに合わせられてそれに収束し、また同様に、能動モデルＭは、基準モデルＲと第２フィルタＮ３との積に合わせられてそれに収束する。すなわち、
Ｒ・Ｎ３＝Ｍ                              式５
このため、第２フィルタＮ３は能動モデルＭと基準モデルＲとの商に等しくなる。すなわち、
Ｎ３＝Ｍ／Ｒ                              式６
能動モデルＭと基準モデルＲとの商に合わせるように第２フィルタＮ３を設けることによって、それの整合性、特にフィルタ利得が向上する。
【００３０】
図５は、さらに別の実施例を示しており、理解しやすくするのに適している場合には図１と同じ参照番号を用いている。図５において、190 で示されている第２フィルタＮ４が、入力ノイズをフィルタ入力172 として受け取り、基準モデル22の入力へフィルタ出力194 を送り、第１加算器38の出力から誤差入力196 を受け取る。モデル基準ＲのコピーＲ’198 が設けられており、第２フィルタ190 へ送られる入力192 から入力200 を受け取る。乗算器202 が、Ｒ’コピー198 の出力204 に第１加算器38の出力を掛けて、その積206 を重量最新信号として第２フィルタ190 へ送る。
【００３１】
図５において、第２フィルタＮ４と基準モデルＲとの積は、能動モデルＭに合わせられてそれに収束し、また同様に、能動モデルＭは、第２フィルタＮ４と基準モデルＲとの積に合わせられてそれに収束する。すなわち、
Ｎ４・Ｒ＝Ｍ                              式７
このため、第２フィルタＮ４は、能動モデルＭと基準モデルＲとの商に等しくなる。すなわち、
Ｎ４＝Ｍ／Ｒ                              式８
能動モデルＭと基準モデルＲとの商に合わせるように第２フィルタＮ４を設けることによって、それの整合性、特にフィルタ利得が向上する。
【００３２】
図６は、さらに別の実施例を示しており、図２及び図４と同じ参照番号を用いて理解しやすくしている。図６では、図２の装置に図４に従った２つの第２フィルタが設けられて、Ｎ１とＮ３とが組み合わされている。すなわち、
Ｒ・Ｎ３＝Ｍ・Ｎ１                        式９
このため、基準モデルＲにさらにＮ３の係数が掛けられ、Ｎ１はこのさらに係数が掛けられた基準モデルと能動モデルＭとの商に合わせられる。すなわち、
Ｎ１＝Ｒ・Ｎ３／Ｍ                        式10
同様に、能動モデルＭにさらにＮ１の係数が掛けられ、Ｎ３はこのさらに係数が掛けられた能動モデルと基準モデルＲとの商に合わせられる。すなわち、
Ｎ３＝Ｍ・Ｎ１／Ｒ                        式11
図７は、さらに別の実施例を示しており、図２及び図５と同じ参照番号を用いて理解しやすくしている。図７では、図２の装置に図５に従った第２フィルタが設けられて、Ｎ１とＮ４とが組み合わされている。すなわち、
Ｎ４・Ｒ＝Ｍ・Ｎ１                        式12
このため、基準モデルＲにさらにＮ４の係数が掛けられ、Ｎ１はこのさらに係数が掛けられた基準モデルと能動モデルＭとの商に等しくなる。すなわち、
Ｎ１＝Ｎ４・Ｒ／Ｍ                        式13
同様に、能動モデルＭにさらにＮ１の係数が掛けられ、Ｎ４はこのさらに係数が掛けられた能動モデルと基準モデルＲとの商に等しくなる。すなわち、
Ｎ４＝Ｍ・Ｎ１／Ｒ                        式14
図８は、さらに別の実施例を示しており、図３及び図４と同じ参照番号を用いて理解しやすくしている。図８では、図３の装置に図４に従った２つの第２フィルタが設けられて、Ｎ２とＮ３とが組み合わされている。すなわち、
Ｒ・Ｎ３＝Ｎ２・Ｍ                        式15
このため、基準モデルＲにさらにＮ３の係数が掛けられ、Ｎ２はこのさらに係数が掛けられた基準モデルと能動モデルＭとの商に等しくなる。すなわち、
Ｎ２＝Ｒ・Ｎ３／Ｍ                        式16
同様に、能動モデルＭにさらにＮ２の係数が掛けられ、Ｎ３はこのさらに係数が掛けられた能動モデルと基準モデルＲとの商に等しくなる。すなわち、
Ｎ３＝Ｎ２・Ｍ／Ｒ                        式17
図９は、さらに別の実施例を示しており、図３及び図５と同じ参照番号を用いて理解しやすくしている。図９では、図３の装置に図５に従った２つの第２フィルタが設けられて、Ｎ２とＮ４とが組み合わされている。すなわち、
Ｎ４・Ｒ＝Ｎ２・Ｍ                        式18
このため、基準モデルＲにさらにＮ４の係数が掛けられ、Ｎ２はこのさらに係数が掛けられた基準モデルと能動モデルＭとの商に等しくなる。すなわち、
Ｎ２＝Ｎ４・Ｒ／Ｍ                        式19
同様に、能動モデルＭにさらにＮ２の係数が掛けられ、Ｎ４はこのさらに係数が掛けられた能動モデルと基準モデルＲとの商に等しくなる。すなわち、
Ｎ４＝Ｎ２・Ｍ／Ｒ                        式20
図２〜図９において、各第２フィルタＮ１、Ｎ２、Ｎ３、Ｎ４はＦＩＲ適応フィルタであることが好ましく、ＬＭＳアルゴリズムフィルタで提供されることが好ましい。変更実施例では、そのようなフィルタはＩＩＲフィルタで、好ましくはＲＬＭＳフィルタである。
【００３３】
図10は、さらに別の実施例を示しており、図１と同じ参照番号を用いて理解しやすくしている。図10は、図１の装置を組み込むと共に、入力音波を減衰または相殺する能動音響減衰装置220 を示している。
【００３４】
第１トランスジューサ34は、入力音波を減衰して減衰出力音波を発生できるように相殺音波を導入する出力トランスジューサである。第２トランスジューサ36は、出力音波を感知する誤差トランスジューサである。
【００３５】
第２適応フィルタ222 は、補正信号224 を第１トランスジューサ34へ送って、相殺音波を導入する。第２加算器（別の第２加算器または第一の第２加算器）226 は、ノイズ源52からの補助ランダムノイズと適応フィルタ222 の出力224 とを合計する。第２加算器228（第二の第２加算器） は、第１適応フィルタ28の出力48と第２加算器226 の出力とを合計して、その和を第１トランスジューサ34へ送る。
【００３６】
補助ランダムノイズ62とフィルタ出力224,48とを合算することは、２つの第２加算器226,228 に示されているように２段階に分割してもよいが、単一の合計ステップとして、すなわち一対の２入力加算器または単一の３入力加算器により合計することもできる。
【００３７】
第２適応フィルタ222 は、上記米国特許第4,677,676 号に40で示されているようなＩＩＲフィルタ、あるいはＲＬＭＳアルゴリズムフィルタであることが好ましい。このＲＬＭＳアルゴリズムフィルタは、それぞれ第１加算器38の出力から誤差入力236 を受け取るＬＭＳアルゴリズムフィルタＡ２(第３アルゴリズムフィルタ232で示す) と、ＬＭＳアルゴリズムフィルタＢ２(第４アルゴリズムフィルタ234で示す) を有している。第６加算器238 が、Ａ２，Ｂ２アルゴリズムフィルタ232,234 の出力を合計して、その和をフィルタ出力224 で加算器の組み合わせ体226,228 の入力へ送る。
【００３８】
240 で示される、Ｃフィルタ66のコピーＣ’が設けられており、これはＡ２フィルタ232 へ送られる入力242 からの入力を受け取る。第５乗算器244 は、Ｃ’コピー240 の出力と第１加算器38の出力とを掛けて、その積246 を重量最新信号としてアルゴリズムフィルタ232 へ送る。
【００３９】
248 で示される、Ｃフィルタ66の別のコピーＣ’が設けられており、これは、第６加算器238 の出力からＢ２フィルタ234 へ送られる入力を受け取る。第５乗算器250 は、Ｃ’コピー248 の出力に第１加算器38の出力を掛けて、その積252 を重量最新信号としてアルゴリズムフィルタ234 へ送る。
【００４０】
第５加算器254 は、Ｃ’コピー248 の出力と第１加算器38の出力とを合計して、その和を入力242 として適合アルゴリズムフィルタ232 へ送る。これは、特許査定されている上記米国出願番号07/835,721に記載されているように、式の誤差形式として知られている。この形式は、相関入力音波に使用でき、上記米国特許第4,677,676 号の10のような入力トランスジューザを必要としない。
【００４１】
相関とは、周期的、帯域制限または幾らかの予測性を備えていることである。変更実施例では、入力信号242 を入力トランスジューサ、例えば入力マイクロフォンまたは加速度計で与えるか、またはそれ自身が入力音波に相関している信号、例えばタコメータから与えることができる。
【００４２】
更なる変更例として、図２〜図９の実施例を図10の装置に組み合わせて用いることができる。図10内に図３、図８または図９の装置を用いる場合、Ｎ２を加算器226,228 間に直列に設けることが好ましい。
【００４３】
図11は、更なる実施例を示しており、図１と同じ参照番号を用いて理解しやすくしている。図11は、図１の装置を音響用に用いた場合を示しており、音響経路Ｐがダクト260 で与えられ、トランスジューサＴ１が拡声器262 で、トランスジューサＴ２がマイクロフォン264 で与えられている。
【００４４】
図12は、更なる実施例を示しており、図１と同じ参照番号を用いて理解しやすくしている。図12は、図１の装置を振動用に用いた場合を示しており、テーブル270 で与えられる音響経路Ｐが、撹拌器または力モータ272 を用いるトランスジューサＴ１と、加速度計274 を用いるトランスジューサＴ２を備えている。
【００４５】
図13は、更なる実施例を示しており、図12と同じ参照番号を用いて理解しやすくしている。図13は、図12の装置を、力遮断用に応用する場合で、例えば自動車、トラックまたは他の車両の能動エンジン取り付け部に用いた場合を示しており、音響経路Ｐは車両フレーム280 となっている。
【００４６】
車両エンジン等の質量体282 は、弾性ばね素子284 及び減衰素子286 を備えたエンジン取り付け部によってフレームに取り付けられている。フレーム280 は、質量体すなわちエンジン282 によって与えられる、例えばエンジン内でのピストンの往復運動等による外乱を受ける。
【００４７】
力モータ272 が質量体282 とフレーム280 との間に制御力を加えて、力遮断を行い、質量体282 の力すなわち外乱からフレーム280 を隔離する。図13の特に望ましい一例として、特にアイドルまたは低速エンジン回転時に、車両フレーム280 、ここでは乗員をエンジン振動から隔離する。
【００４８】
これによって、アイドル時に滑らかな振動のないエンジンの動作が得られるようにするためのクランクシャフトのカウンターバランスが不必要になる。図13の更なる例では、質量体82が慣性質量体であり、フレーム280 が外乱を受ける。この後者の例は、エンジン取り付けにも有効である。
【００４９】
図14は、更なる実施例を示しており、図13と同じ参照番号を用いて理解しやすくしている。図14は、図13の装置を運動遮断用に用いた場合を示しており、運転台等の質量体290 を道路の凹凸等の外乱を受ける車両フレーム292 の運動から隔離する。音響経路Ｐは、質量体290 、例えばばね294 及び減衰ショックアブソーバ296 を含むサスペンション装置によって車両フレーム292 に取り付けられた運転台である。
【００５０】
図15は、更なる実施例を示しており、図10と同じ参照番号を用いて理解しやすくしている。図15の実施例では、ノイズ源52から送られる補助ランダムノイズを整形用帯域フィルタ298 によってろ過して、ランダムノイズ信号に所望のパワースペクトルを与え、能動モデルＭと基準モデルＲの整合性の強さを周波数の関数として与えるようにしている。
【００５１】
やはり図15に示されている更なる実施例では、モデル入力242 は、タコメータまたは他の音響センサ等の入力源300 から基準入力信号として送られる。この信号は、外乱に相関している。
【００５２】
更なる実施例では、基準モデルＲは、制御装置パラメータＡ１、Ｂ１、音響経路Ｐ、トランスジューサＴ１、Ｔ２の関数を含み、これらのいずれか、もしくこれら全体から計算される。更なる実施例では、フィルタＮ１、Ｎ２、Ｎ３、Ｎ４は、制御装置パラメータＡ１、Ｂ１、音響経路Ｐ、トランスジューサＴ１、Ｔ２の関数を含み、これらのいずれか、もしくこれら全体から計算される。
【００５３】
また、本発明の精神の範囲内において様々な変更を加えることができることは理解されるであろう。
【００５４】
【発明の効果】
本発明は、音響装置に、選択的にプログラム可能な応答を有する基準モデルと、音響経路及び適応フィルタを組合わせる能動モデルとを含み、音響経路及び適応フィルタの組合わせ体によって、基準モデルに適応するモデルを形成し、音響経路及び適応フィルタの結合応答が、基準モデルの応答に整合した能動モデル応答を与えるようにしたので、積極的に音または振動を相殺し、あるいは軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明による能動音響装置の概略図である。
【図２】  本発明に係る他の実施例を示す、図１と同様な概略図である。
【図３】  本発明に係る更なる実施例を示す、図１と同様な概略図である。
【図４】  本発明に係る更なる実施例を示す、図１と同様な概略図である。
【図５】  本発明に係る更なる実施例を示す、図１と同様な概略図である。
【図６】  本発明に係る更なる実施例を示す、図２及び図４と同様な概略図である。
【図７】  本発明に係る更なる実施例を示す、図２及び図５と同様な概略図である。
【図８】  本発明に係る更なる実施例を示す、図３及び図４と同様な概略図である。
【図９】  本発明に係る更なる実施例を示す、図３及び図５と同様な概略図である。
【図１０】  本発明に係る更なる実施例を示す、図１と同様な概略図である。
【図１１】  本発明に係る図１の装置の更なる説明図である。
【図１２】  本発明に係る図１の装置の他の実施例の説明図である。
【図１３】  図12と同様な図であるが、更なる実施例を示している。
【図１４】  本発明に係る更なる実施例を示す、図13と同様な概略図である。
【図１５】  本発明に係る更なる実施例を示す、図10と同様な概略図である。
【符号の説明】
20  能動音響装置
22  基準モデル
24  能動モデル
26  音響経路
28  適応フィルタ
【図１】
0003658708.tif 000002
【図２】
0003658708.tif 000003
【図３】
0003658708.tif 000004
【図４】
0003658708.tif 000005
【図５】
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【図６】
0003658708.tif 000007
【図７】
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【図８】
0003658708.tif 000009
【図９】
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【図１０】
0003658708.tif 000011
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
0003658708.tif 000014
【図１４】
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【図１５】
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