(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
オーディオ装置を有する車室内に設置されて該設置位置における騒音源からの騒音を検出する騒音検出手段と、
上記騒音検出手段の出力信号を受け、上記騒音源及び騒音検出手段間の騒音伝達特性を低下させて乗員に対する騒音を低減するための制御信号を設定する制御手段と、
上記制御手段からの制御信号を受けて騒音低減音を発生する低減音発生手段とを備えた車両騒音低減装置において、
上記オーディオ装置のオーディオ信号は制御手段に入力されており、
上記制御手段は、上記低減音発生手段及び騒音検出手段間の音の伝達特性に関して予め行われた測定結果に基づいてモデル化してなる制御音伝達特性モデルＨと、上記測定結果と上記制御音伝達特性モデルとの差の絶対値に基づいて予め定められたモデル化誤差値Ｗｕと、上記騒音伝達特性Ｇと、該騒音伝達特性の低減騒音レベルを示すために予め定められた騒音低減用しきい値ｂと、定数Ｋとが、下記式（１）を満たすように定数Ｋを求めて、該定数Ｋと上記騒音検出手段の出力信号とに基づいて上記制御信号を設定し、かつ上記オーディオ装置の作動時に、騒音検出手段の出力信号からオーディオ装置のオーディオ信号を除去するように構成されている
ことを特徴とする車両騒音低減装置。
【数１】
0003612735.tif 000009
（式（１）中、Ｗｐ＝１／ｂ、‖Ｑ‖∞は、クローズドループにおける目標値から制御量までの伝達関数Ｑの最大のゲインであってｓｕｐW‖Ｑ（ｊｗ）‖により定義されるものであり、‖・‖は行列のノルムを表す。）
【請求項２】
請求項１記載の車両騒音低減装置において、
制御手段は、騒音検出手段の出力信号に代えて、制御信号からオーディオ装置のオーディオ信号を除去するように構成されている
ことを特徴とする車両騒音低減装置。
【請求項３】
請求項１記載の車両騒音低減装置において、
制御手段は、騒音検出手段の出力信号に加えて制御信号からもオーディオ装置のオーディオ信号を除去可能に構成されており、
上記オーディオ装置のオーディオ信号を騒音検出手段の出力信号又は制御手段の制御信号から選択的に除去するために切り換える切換手段が設けられている
ことを特徴とする車両騒音低減装置。
【請求項４】
オーディオ装置を有する車室内に設置されて該設置位置における騒音源からの騒音を検出する騒音検出手段と、
上記騒音検出手段の出力信号を受け、上記騒音源及び騒音検出手段間の騒音伝達特性を低下させて乗員に対する騒音を低減するための制御信号を設定する制御手段と、
上記制御手段からの制御信号を受けて騒音低減音を発生する低減音発生手段とを備えた車両騒音低減装置において、
上記オーディオ装置のオーディオ信号は制御手段に入力されており、
上記制御手段は、上記低減音発生手段及び騒音検出手段間の音の伝達特性に関して予め行われた測定結果に基づいてモデル化してなる制御音伝達特性モデルＨと、上記測定結果と上記制御音伝達特性モデルとの差の絶対値に基づいて予め定められたモデル化誤差値Ｗｕと、上記騒音伝達特性Ｇと、該騒音伝達特性の低減騒音レベルを示すために予め定められた騒音低減用しきい値ｂと、定数Ｋとが、下記式（１）を満たすように定数Ｋを求めて、該定数Ｋと上記騒音検出手段の出力信号とに基づいて上記制御信号を設定し、かつ上記オーディオ装置の作動時には、上記制御信号の設定を中止するように構成されている
ことを特徴とする車両騒音低減装置。
【数２】
0003612735.tif 000010
（式（１）中、Ｗｐ＝１／ｂ、‖Ｑ‖∞は、クローズドループにおける目標値から制御量までの伝達関数Ｑの最大のゲインであってｓｕｐW‖Ｑ（ｊｗ）‖により定義されるものであり、‖・‖は行列のノルムを表す。）
【請求項５】
オーディオ装置を有する車室内に設置位置における騒音源からの騒音を検出する騒音検出手段を設置し、
上記騒音検出手段の出力信号に基づき、騒音源及び騒音検出手段間の騒音伝達特性を低下させて乗員に対する騒音を低減するための制御信号を設定し、
上記制御信号を低減音発生手段に出力して騒音低減音を発生させるようにした車両騒音低減装置における上記制御信号の設定方法であって、
上記低減音発生手段及び騒音検出手段間の音の伝達特性に関して予め行われた測定結果に基づいてモデル化してなる制御音伝達特性モデルを定め、上記測定結果と上記制御音伝達特性モデルとの差の絶対値に基づいてモデル化誤差値を定め、上記騒音伝達特性の低減騒音レベルを示すための騒音低減用しきい値を定めておき、上記制御音伝達特性モデルＨと上記モデル化誤差値Ｗｕと上記騒音伝達特性Ｇと上記騒音低減用しきい値ｂと定数Ｋとが、下記式（１）を満たすように定数Ｋを求めて、該定数Ｋと上記騒音検出手段の出力信号とに基づいて上記制御信号を設定するとともに、上記オーディオ装置の作動時に、騒音検出手段の出力信号からオーディオ装置のオーディオ信号を除去する
ことを特徴とする制御信号設定方法。
【数３】
0003612735.tif 000011
（式（１）中、Ｗｐ＝１／ｂ、‖Ｑ‖∞は、クローズドループにおける目標値から制御量までの伝達関数Ｑの最大のゲインであってｓｕｐW‖Ｑ（ｊｗ）‖により定義されるものであり、‖・‖は行列のノルムを表す。）
【請求項６】
請求項５記載の制御信号設定方法において、
騒音検出手段の出力信号に代えて、制御信号からオーディオ装置のオーディオ信号を除去する
ことを特徴とする制御信号設定方法。
【請求項７】
請求項５記載の制御信号設定方法において、
騒音検出手段の出力信号に加えて、制御信号からもオーディオ装置のオーディオ信号を除去するようにし、
上記オーディオ装置のオーディオ信号を騒音検出手段の出力信号又は制御信号から選択的に除去するために切り換える
ことを特徴とする制御信号設定方法。
【請求項８】
オーディオ装置を有する車室内に設置位置における騒音源からの騒音を検出する騒音検出手段を設置し、
上記騒音検出手段の出力信号に基づき、騒音源及び騒音検出手段間の騒音伝達特性を低下させて乗員に対する騒音を低減するための制御信号を設定し、
上記制御信号を低減音発生手段に出力して騒音低減音を発生させるようにした車両騒音低減装置における上記制御信号の設定方法であって、
上記低減音発生手段及び騒音検出手段間の音の伝達特性に関して予め行われた測定結果に基づいてモデル化してなる制御音伝達特性モデルを定め、上記測定結果と上記制御音伝達特性モデルとの差の絶対値に基づいてモデル化誤差値を定め、上記騒音伝達特性の低減騒音レベルを示すための騒音低減用しきい値を定めておき、上記制御音伝達特性モデルＨと上記モデル化誤差値Ｗｕと上記騒音伝達特性Ｇと上記騒音低減用しきい値ｂと定数Ｋとが、下記式（１）を満たすように定数Ｋを求めて、該定数Ｋと上記騒音検出手段の出力信号とに基づいて上記制御信号を設定するとともに、上記オーディオ装置の作動時には上記制御信号の設定を中止する
ことを特徴とする制御信号設定方法。
【数４】
0003612735.tif 000012
（式（１）中、Ｗｐ＝１／ｂ、‖Ｑ‖∞は、クローズドループにおける目標値から制御量までの伝達関数Ｑの最大のゲインであってｓｕｐW‖Ｑ（ｊｗ）‖により定義されるものであり、‖・‖は行列のノルムを表す。）
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、車両の走行に伴って発生するロードノイズ等の騒音を騒音低減音により低減する装置及び該騒音低減音を発生させるための制御信号を設定する方法に関し、特に車載オーディオ装置のオーディオ音への悪影響を回避する対策に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の騒音低減装置では、例えば実開昭６１−１７３９号公報で知られているように、騒音としてのエンジン騒音を低減する場合に、制御手段によりエンジン騒音に関する騒音源信号（リファレンス信号）に基づいて制御信号を生成し、この制御信号を加振機に入力して該加振機によりエンジン騒音とは逆位相でかつ同振幅の反転音を発生させる一方、上記エンジン騒音を低減すべき箇所にエンジン騒音と加振機からの反転音との合成音を検出する加速度センサを設置し、この加速度センサの出力信号が小さくなるように上記制御手段において制御信号のゲイン調整及び位相調整を行うようにしたものがある。このものでは、上記加速度センサの出力信号が外乱に起因してゲインや位相が収束しなくなった場合に加振機に過大な加振力が生じて安全性が損なわれることを回避するために、上記出力信号の値が所定値以上になったときに制御信号のゲイン調整及び位相調整をやり直すようになされている。
【０００３】
一方、本出願人が先に出願したもの（特開平５−２３２９６９号公報）では、例えばエンジン騒音を所定箇所において低減するために、該所定箇所でのエンジン騒音を低減させるアンチ騒音を発生するためのスピーカと、上記所定箇所での合成音を検出するマイクロフォンと、このマイクの出力信号をエンジン騒音の周期及びマイク／スピーカ間の音の伝達特性に基づいて補正する制御手段とを備え、この制御手段の制御信号によりスピーカでアンチ騒音を発生させるようにしている。このものでは、マイクの出力信号を利用することでエンジン騒音とのコヒーレンスが良好な制御信号を容易に得られることから、上記制御手段での演算量を従来のＬＭＳ（Least Mean Square Method〔＝最小二乗法〕）アルゴリズムの数分の１以下に削減して演算時間の大幅な短縮化が図れるという利点がある。
【０００４】
これらのものは、何れも騒音とのコヒーレンスが良好な騒音源信号を利用して騒音を低減する、いわゆるフィードフォワード制御による騒音低減装置であり、騒音検出手段の出力信号を効果的に小さくできるものとされている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、車両の走行に伴うロードノイズ等のように騒音源が特定できず、かつその騒音が不規則に変化するものである場合には、上記フィードフォワード制御による騒音低減装置では良好な騒音源信号を得ることが難しく、騒音の低減が困難である。
【０００６】
したがって、上記のような騒音を低減するには、騒音検出手段の出力信号が小さくなるように制御信号をフィードバック制御するしかないのであるが、このようなフィードバック制御の場合には、車室内の音響特性が変化すると不安定になるという問題がある。
【０００７】
一方、このような騒音低減制御を別の観点から考えた場合に、騒音検出手段の検出する音が全て低減すべき騒音であるとは言えない。すなわち、例えば車両に搭載されているオーディオ装置からのオーディオ音は、今日では、乗員に安らぎや爽快感をもたらす重要な要素の１つであると考えられている。にも拘らず、上記騒音低減のフィードバック制御をより効果的なものにしようと押し進めていくと、上記オーディオ音までもが低減されることとなり、オーディオ音の効果が得られないという問題が生じる。
【０００８】
本発明は上記に鑑みてなされたものであり、その目的は、良好な騒音源信号を得ることが困難なロードノイズ等の騒音を安定して低減できる一方、車載オーディオ装置からのオーディオ音への悪影響が回避できるようにすることにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、請求項１の発明では、低減音発生手段及び騒音検出手段間の音の伝達特性に関して予め行われた測定結果に基づいてモデル化してなる制御音伝達特性モデルＨと、上記測定結果と上記制御音伝達特性モデルとの差の絶対値に基づいて予め定められたモデル化誤差値Ｗｕと、騒音伝達特性Ｇと、該騒音伝達特性の低減騒音レベルを示すために予め定められた騒音低減用しきい値ｂと、定数Ｋとが、騒音低減制御を安定させる条件式を満たすように定数Ｋを求めて、該定数Ｋと上記騒音検出手段の出力信号とに基づいて制御信号を設定する一方、上記騒音検出手段の出力信号からオーディオ装置のオーディオ信号を除去することで、ロードノイズ等の騒音を安定した制御で効果的に低減しつつオーディオ音への悪影響が回避できるようにした。
【００１０】
具体的には、本発明では、オーディオ装置を有する車室内に設置されて該設置位置における騒音源からの騒音を検出する騒音検出手段と、この騒音検出手段の出力信号を受け、上記騒音源及び騒音検出手段間の騒音伝達特性を低下させて乗員に対する騒音を低減するための制御信号を設定する制御手段と、この制御手段からの制御信号を受けて騒音低減音を発生する低減音発生手段とを備えた車両騒音低減装置が前提である。
【００１１】
そして、上記オーディオ装置のオーディオ信号は、制御手段に入力されているものとする。その上で、上記制御手段は、上記低減音発生手段及び騒音検出手段間の音の伝達特性に関して予め行われた測定結果に基づいてモデル化してなる制御音伝達特性モデルＨと、上記測定結果と上記制御音伝達特性モデルとの差の絶対値に基づいて予め定められたモデル化誤差値Ｗｕと、上記騒音伝達特性Ｇと、該騒音伝達特性の低減騒音レベルを示すために予め定められた騒音低減用しきい値ｂと、定数Ｋとが、下記式（１）を満たすように定数Ｋを求めて、該定数Ｋと上記騒音検出手段の出力信号とに基づいて上記制御信号を設定し、かつ上記オーディオ装置の作動時に、騒音検出手段の出力信号からオーディオ装置のオーディオ信号を除去するように構成されているものとする。
【００１２】
【数５】
0003612735.tif 000002
（式（１）中、Ｗｐ＝１／ｂ、‖Ｑ‖∞は、クローズドループにおける目標値から制御量までの伝達関数Ｑの最大のゲインであってｓｕｐW‖Ｑ（ｊｗ）‖により定義されるものであり、‖・‖は行列のノルムを表す。）
【００１３】
請求項２の発明では、上記請求項１の発明において、制御手段は、騒音検出手段の出力信号に代えて制御信号からオーディオ装置のオーディオ信号を除去するように構成されているものとする。
【００１４】
請求項３の発明では、上記請求項１の発明において、制御手段は、騒音検出手段の出力信号に加えて制御信号からもオーディオ装置のオーディオ信号を除去可能に構成されているものとする。そして、上記オーディオ装置のオーディオ信号を騒音検出手段の出力信号又は制御手段の制御信号から選択的に除去するために切り換える切換手段を設ける。
【００１５】
請求項４の発明では、上記請求項１の発明と同じ前提に立ちかつオーディオ装置のオーディオ信号が制御手段に入力されているものとした上で、上記制御手段は、上記低減音発生手段及び騒音検出手段間の音の伝達特性に関して予め行われた測定結果に基づいてモデル化してなる制御音伝達特性モデルＨと、上記測定結果と上記制御音伝達特性モデルとの差の絶対値に基づいて予め定められたモデル化誤差値Ｗｕと、上記騒音伝達特性Ｇと、該騒音伝達特性の低減騒音レベルを示すために予め定められた騒音低減用しきい値ｂと、定数Ｋとが、下記式（１）を満たすように定数Ｋを求めて、該定数Ｋと上記騒音検出手段の出力信号とに基づいて上記制御信号を設定し、かつ上記オーディオ装置の作動時には、上記制御信号の設定を中止するように構成されているものとする。
【００１６】
【数６】
0003612735.tif 000003
（式（１）中、Ｗｐ＝１／ｂ、‖Ｑ‖∞は、クローズドループにおける目標値から制御量までの伝達関数Ｑの最大のゲインであってｓｕｐW‖Ｑ（ｊｗ）‖により定義されるものであり、‖・‖は行列のノルムを表す。）
【００１７】
請求項５の発明では、オーディオ装置を有する車室内に設置位置における騒音源からの騒音を検出する騒音検出手段を設置し、この騒音検出手段の出力信号に基づき、騒音源及び騒音検出手段間の騒音伝達特性を低下させて乗員に対する騒音を低減するための制御信号を設定し、この制御信号を低減音発生手段に出力して騒音低減音を発生させるようにした車両騒音低減装置における上記制御信号の設定方法として、上記低減音発生手段及び騒音検出手段間の音の伝達特性に関して予め行われた測定結果に基づいてモデル化してなる制御音伝達特性モデルを定め、上記測定結果と上記制御音伝達特性モデルとの差の絶対値に基づいてモデル化誤差値を定め、上記騒音伝達特性の低減騒音レベルを示すための騒音低減用しきい値を定めておき、上記制御音伝達特性モデルＨと上記モデル化誤差値Ｗｕと上記騒音伝達特性Ｇと上記騒音低減用しきい値ｂと定数Ｋとが、下記式（１）を満たすように定数Ｋを求めて、該定数Ｋと上記騒音検出手段の出力信号とに基づいて上記制御信号を設定するとともに、上記オーディオ装置の作動時に、騒音検出手段の出力信号からオーディオ装置のオーディオ信号を除去することとする。
【００１８】
【数７】
0003612735.tif 000004
（式（１）中、Ｗｐ＝１／ｂ、‖Ｑ‖∞は、クローズドループにおける目標値から制御量までの伝達関数Ｑの最大のゲインであってｓｕｐW‖Ｑ（ｊｗ）‖により定義されるものであり、‖・‖は行列のノルムを表す。）
【００１９】
請求項６の発明では、上記請求項５の発明において、騒音検出手段の出力信号に代えて、制御信号からオーディオ装置のオーディオ信号を除去するようにする。
【００２０】
請求項７の発明では、上記請求項５の発明において、騒音検出手段の出力信号に加えて、制御信号からもオーディオ装置のオーディオ信号を除去するようにし、上記オーディオ装置のオーディオ信号を騒音検出手段の出力信号又は制御信号から選択的に除去するために切り換えるようにする。
【００２１】
請求項８の発明では、上記請求項５の発明と同じ前提に立ち、上記低減音発生手段及び騒音検出手段間の音の伝達特性に関して予め行われた測定結果に基づいてモデル化してなる制御音伝達特性モデルを定め、上記測定結果と上記制御音伝達特性モデルとの差の絶対値に基づいてモデル化誤差値を定め、上記騒音伝達特性の低減騒音レベルを示すための騒音低減用しきい値を定めておき、上記制御音伝達特性モデルＨと上記モデル化誤差値Ｗｕと上記騒音伝達特性Ｇと上記騒音低減用しきい値ｂと定数Ｋとが、下記式（１）を満たすように定数Ｋを求めて、該定数Ｋと上記騒音検出手段の出力信号とに基づいて上記制御信号を設定するとともに、上記オーディオ装置の作動時には上記制御信号の設定を中止するようにする。
【００２２】
【数８】
0003612735.tif 000005
（式（１）中、Ｗｐ＝１／ｂ、‖Ｑ‖∞は、クローズドループにおける目標値から制御量までの伝達関数Ｑの最大のゲインであってｓｕｐW‖Ｑ（ｊｗ）‖により定義されるものであり、‖・‖は行列のノルムを表す。）
【００２３】
【作用】
請求項１又は５の発明では、車室内において、騒音検出手段により騒音源からの騒音が検出される。そして、上記騒音検出手段の出力信号を受けた制御手段により制御信号が設定され、この制御信号を受けた低減音発生手段により騒音低減音が発生される。この騒音低減音により、上記騒音源及び騒音検出手段間の騒音伝達特性が低下され、このことで、乗員への騒音が低減される。このとき、上記制御手段では、制御音伝達特性モデルＨとモデル化誤差値Ｗｕと騒音伝達特性Ｇと騒音低減用しきい値ｂと定数Ｋとが、式（１）を満たすように定数Ｋが求められ、この定数Ｋと騒音検出手段の出力信号とに基づいて制御信号が設定される。すなわち、上記制御音伝達特性モデルが用いられることにより、騒音検出手段の設置位置における騒音低減音の騒音に対する低減効果が高められる。このとき、上記モデル化誤差値及び騒音低減用しきい値が考慮されることにより、騒音発生手段の出力信号が小さくなるように制御信号をフィードバック制御する際の外乱に対する安定性が確保される。
【００２４】
また、オーディオ装置の作動時には、上記騒音検出手段の出力信号からオーディオ装置のオーディオ信号が制御手段により除去され、このことで、騒音検出手段により検出される音のうち、低減対象である騒音からオーディオ音が除外される。この場合には、制御信号の設定の前にオーディオ装置本体の出力信号が除去されることにより、騒音検出手段がオーディオ音を検出していない状態にあると見做されるので、上記低減音発生手段の騒音低減音がオーディオ音に影響を及ぼすという事態は、騒音検出手段の設置位置において回避される。
【００２５】
請求項２又は６の発明では、上記騒音検出手段の出力信号に代えて、制御信号からオーディオ装置のオーディオ信号が制御手段により除去される。この場合には、制御信号の設定の後にオーディオ信号が除去されることにより、低減音発生手段の騒音低減音からオーディオ音に関係する音が除外されるので、この騒音低減音がオーディオ音に影響を及ぼすという事態は、車室内全体において回避される。
【００２６】
請求項３又は７の発明では、上記オーディオ装置のオーディオ信号は、騒音検出手段の出力信号からでも制御信号からでも切り換えて除去されるので、騒音検出手段の設置位置に限って騒音低減音のオーディオ音への影響が回避される作用と、車室内全体において騒音低減音のオーディオ音への影響が回避される作用とを、乗員が任意に切り換えることができる。
【００２７】
請求項４又は８の発明では、上記オーディオ装置の作動時には、制御信号の設定が停止される。よって、オーディオ装置の非作動時にはロードノイズ等の騒音を効果的に低減する一方、オーディオ装置の作動時には、騒音低減音がオーディオ音に悪影響を及ぼすという事態は完全に回避される。
【００２８】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
【００２９】
（実施例１）
図２及び図３は、本発明の実施例１に係る騒音低減装置の全体構成を概略的に示し、この騒音低減装置は、オーディオ装置が搭載された自動車（車両）における各座席の乗員に対するロードノイズ等、数十〜数百Ｈｚの騒音を騒音源信号（リファレンス信号）を用いずに低減するためのものである。
【００３０】
同各図において、１は自動車の車体、２は車体１の前後中央部に位置する車室、３，４は車室２を開閉する前後のドアであって、上記車室２内には前後に座席５，６が設置され、前部座席５（図２及び図３のそれぞれ左側の座席）は右側の運転席５ａ及び左側の助手席５ｂで、また後部座席６（図２及び図３のそれぞれ右側の座席）は左右２つの後席６ａ，６ａでそれぞれ構成されている。７は、運転席５ａの前方位置に設置されたステアリングホイールである。
【００３１】
そして、本実施例１では、運転席５ａ，助手席５ｂ及び後席６ａにおける各ヘッドレスト８の左右何れかの側（着座した乗員の左右何れかの耳に近い位置）がそれぞれ騒音低減箇所とされ、これらの箇所にそれぞれ騒音検出手段としてのマイクロフォン１０が１個ずつ合計４個取り付けられ、これらのマイクロフォン１０，１０，…により車室２内の音を乗員の耳近くで検出するようにしている。一方、上記車体１左右の前側ドア３，３の車室２内側面、及び車室２後端のパッケージトレイ１１の左右両側部にはそれぞれ車室２内に騒音低減音を発生させる低減音発生手段としてのスピーカ１２，１２，…が配置され、これら４個のスピーカ１２，１２，…はオーディオ装置１５と兼用されている。そして、インストルメントパネル１３の左右中央に、オーディオ装置１５が設置されている。
【００３２】
上記スピーカ１２，１２，…及びマイクロフォン１０，１０，…は、例えば助手席５ｂ側のインストルメントパネル１３内に配置した制御手段としてのコントローラ１４に接続されている。そして、上記車室２内の騒音と各スピーカ１２から発せられる騒音低減音との合成音を各マイクロフォン１０で検出し、そのマイクロフォン１０から出力されるマイク信号ｕをコントローラ１４に入力するとともに、各スピーカ１２にマイク信号ｕとは逆位相である制御信号としてのスピーカ信号ｙを出力することにより、各マイクロフォン１０の位置で各スピーカ１２からの騒音低減音を騒音と干渉させて、各マイクロフォン１０により検出される音を低減するようにしている。
【００３３】
上記コントローラ１４は、図４に詳しく示すように、デジタル信号処理によりマイク信号ｕを小さくするためのスピーカ信号ｙを出力する制御手段としてのＣＰＵ１６（セントラル・プロセシング・ユニット）を有し、該ＣＰＵ１６の入力段には、各マイクロフォン１０からのマイク信号ｕを増幅するマイクアンプ１７と、増幅されたマイク信号ｕの低周波部分（例えば５００〜１０００Ｈｚ以下）を瀘波するローパスフィルタ１８と、瀘波されたアナログのマイク信号ｕをデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部１９とがそれぞれマイクロフォン１０，１０，…の個数と同じ数だけ順に接続されている。一方、ＣＰＵ１６の出力段には、デジタルのスピーカ信号ｙをアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換部２０と、アナログ信号に変換されたスピーカ信号ｙの低周波部分を瀘波するローパスフィルタ２１と、瀘波されたスピーカ信号ｙを増幅するスピーカアンプ２２とがそれぞれスピーカ１２，１２，…の個数と同じ数だけ順に接続されている。また、上記ＣＰＵ１６の入力段には、オーディオ装置本体１５からのオーディオ信号ｏを増幅するマイクアンプ２３と、増幅されたオーディオ信号ｏの低周波部分（例えば５００〜１０００Ｈｚ以下）を瀘波するローパスフィルタ２４と、瀘波されたアナログのオーディオ信号ｏをデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部２５とが順に接続されている。上記演算処理ブロック１６、Ａ／Ｄ変換部１９，２５及びＤ／Ａ変換部２０の各作動は、図外のサンプリングクロック発生部で発生したサンプリング周期信号により互いに同期して行われる。
【００３４】
上記ＣＰＵ１６の構成を図５に基づいてさらに詳しく説明する。マイク信号ｕはｍ個（ここではｍ＝４）のマイク信号ｕ１〜ｕｍからなる列ベクトルであり、基本的に、これらマイク信号ｕ１〜ｕｍに基づいて、該ＣＰＵ１６に設けられた演算ブロック４０の持つ定数Ｋによりｌ個（ここではｌ＝４）のスピーカ信号ｙ１〜ｙｌからなる列ベクトルとしてのスピーカ信号ｙが演算される。上記定数Ｋは、図６に示すように、Ａ〜Ｄの４つのマトリクス成分からなる行列であり、その演算処理は、図７に示すフローチャートのように行われる。すなわち、ステップＳ１でマイク信号ｕを入力した後、ステップＳ２では、前回のマイク信号ｘにＣ成分が乗算された値と、今回のマイク信号ｕにＤ成分が乗算された値とを加算して、スピーカ信号ｙを求める。そして、ステップＳ３で上記スピーカ信号ｙをスピーカ１２に出力し、次いでステップＳ４に移る。このステップＳ４では、前回のマイク信号ｘにＡ成分が乗算された値と、今回のマイク信号ｕにＢ成分が乗算された値とを加算して、上記ステップＳ２で処理する際に前回のマイク信号ｘとなる値を求め、その後、上記ステップＳ１に戻る。
【００３５】
本発明の特徴として、上記ＣＰＵ１６は、図１（ａ）に示すように、スピーカ１２からマイクロフォン１０に達する騒音低減音の伝達特性をモデル化してなる制御音伝達特性モデルＨについて定められたモデル化誤差値Ｗｕ（Uncertainty Weight）と、図１（ｂ）に示すように、騒音源Ｓから上記マイクロフォン１０に入ってくる騒音伝達特性Ｇの低減すべき騒音レベルを示すために定められた騒音低減用しきい値ｂ（Performance Objective）とにより決定される定数Ｋに基づいてスピーカ信号ｙを設定するようになされている（尚、説明の簡単化のためにスピーカ１２，１２，…及びマイクロフォン１０，１０，…はそれぞれ１個とし、かつオーディオ装置１５及び騒音低減装置は、各々、専用のスピーカを有するものとする）。また、上記オーディオ装置１５の作動時には、マイク信号ｕからオーディオ装置１５のオーディオ信号ｏを除去するように構成されている。
【００３６】
具体的には、上記制御音伝達特性モデルＨは、ＣＰＵ１６からスピーカ信号ｙを出力した後に該スピーカ信号ｙによりスピーカ１２，１２，…がそれぞれ駆動制御されて車室２内の音に変化があり、この音の変化がマイクロフォン１０により検出されてそのマイク信号ｕがＣＰＵ１６に入力されるまでの音の伝達特性を実際の測定結果Ｈ′に基づいてモデル化したものである。そして、その際のモデル化誤差を考慮して、上記演算ブロック４０の定数Ｋを決定する際に誤差量の絶対値｜Ｈ−Ｈ′｜に対するモデル化誤差値Ｗｕを定めている。一方、上記騒音伝達特性Ｇに対し騒音低減用しきい値ｂを定めておいて、コントローラ１４を含むクローズドループの伝達関数のピークを集中的にラインｂ以下に落とすようになされている。つまり、騒音低減用重みＷｐ（Performance  Weight）を、Ｗｐ＝１／ｂとすると、全ての周波数に対して、
【数９】
0003612735.tif 000006
つまり、
【数１０】
0003612735.tif 000007
の関係式が成り立つようにする。そして、これらモデル化誤差値Ｗｕ及び騒音低減用しきい値ｂを定めることが、上記定数Ｋを決定してスピーカ信号ｙを設定することになる。
【００３７】
このとき、上記モデル化誤差値Ｗｕと騒音低減用しきい値ｂとは互いに独立には決められない。例えば、モデル化誤差値Ｗｕを小さくして騒音低減効果を高めようとすると車室２内の音響特性の変化を受け易くなって騒音低減制御が不安定になることから、モデル化誤差値Ｗｕを大きくすると、今度は、騒音低減用しきい値ｂを下げることができなくなる。そこで、ロバスト制御の１つであるＨ∞制御理論においてフィードバック特性の場合の混合感度問題として知られている次式（１）を満たすようなモデル化誤差値Ｗｕ及び騒音低減用しきい値ｂを選択して定数Ｋを決定していく。
【００３８】
【数１１】
0003612735.tif 000008
（式（１）中、Ｗｐ＝１／ｂ、‖Ｑ‖∞は、クローズドループにおける目標値から制御量までの伝達関数Ｑの最大のゲインであってｓｕｐW‖Ｑ（ｊｗ）‖により定義されるものであり、‖・‖は行列のノルムを表す。）
【００３９】
次に、上記オーディオ装置１５のオーディオ信号ｏをマイク信号ｕから除去してスピーカ信号ｙを設定する回路について図５及び図８に基づいてさらに詳しく説明する。
【００４０】
上記ＣＰＵ１６における演算ブロック４０の入力段には、図８に原理的に示すように、スピーカ１２とマイクロフォン１０との間の音の伝達特性をモデル化した制御音伝達特性モデルＨ１に基づいて、各々のスピーカ１２に出力されるオーディオ信号ｏの位相及びゲインを調整するモデルフィルタ２６と、このモデルフィルタ２６から出力されたオーディオ信号ｏをマイク信号ｕから除去する減算器２７とが設けられている。具体的には、図５に示すように、上記モデルフィルタ２６はマイク信号ｕの数（ｍ個）だけ配置され、かつ各モデルフィルタ２６はスピーカ信号ｙと同じ数（ｌ個）だけのモデルフィルタ２６ａ，２６ａ，…が並列に接続されてなっている。これら各モデルフィルタ２６ａは、各々、スピーカ１２の騒音低減音がマイクロフォン１０に達するまでの間の音の伝達特性がモデル化された制御音伝達特性モデルＨ１〜Ｈｌを備えている。つまり、第１のマイクロフォン１０については、該マイクロフォン１０とｌ個のスピーカ１２，１２，…との間の各制御音伝達特性モデルＨ１１，Ｈ２１，…，Ｈｌ１からなるモデルフィルタ２６ａ，２６ａ，…を備えたモデルフィルタ２６が、したがって、第ｍのマイクロフォン１０については、該マイクロフォン１０とｌ個のスピーカ１２，１２，…との間の各制御音伝達特性モデルＨ１ｍ，Ｈ２ｍ，…，Ｈｌｍからなるモデルフィルタ２６ａ，２６ａ，…を備えたモデルフィルタ２６がそれぞれ連設されている。また、各モデルフィルタ２６には、モデルフィルタ２６ａ，２６ａ，…の各出力値を合算してその合算値を上記減算器２７に出力する加算器２６ｂが設けられている。
【００４１】
したがって、本実施例１によれば、車室２内の運転席５ａ、助手席５ｂ及び後席６ａにおいて、マイクロフォン１０により騒音源Ｓからの騒音が検出される。そして、マイク信号ｕを受けたＣＰＵ１６によりスピーカ信号ｙが設定され、このスピーカ信号ｙを受けたスピーカ１２により騒音低減音が発生される。この騒音低減音により、上記騒音源Ｓ及びマイクロフォン１０間の騒音伝達特性Ｇが低下され、このことで、乗員への騒音ｄが低減される。このとき、上記ＣＰＵ１６において制御音伝達特性モデルＨが用いられることにより、マイクロフォン１０の設置位置での騒音に対する騒音低減音の低減効果を高めることができる。さらに、上記制御音伝達特性モデルＨのモデル化誤差値Ｗｕと騒音低減用しきい値ｂとが考慮されていることにより、外乱に対する騒音低減制御の安定性を確保することができる。
【００４２】
また、オーディオ装置１５の作動時には、上記マイク信号ｕからオーディオ装置１５のオーディオ信号ｏが除去され、このことで、マイクロフォン１０により検出される音のうち、低減対象である騒音からオーディオ音が除外される。この場合には、スピーカ信号ｙの設定の前にオーディオ信号ｏが除去されることにより、マイクロフォン１０がオーディオ音を検出していない状態にあると見做されるので、上記スピーカ１２の騒音低減音がオーディオ音に影響を及ぼすという事態は、各マイクロフォン１０の設置位置においてのみ回避することができる。
【００４３】
（実施例２）
図９は、本発明の実施例２に係る車両騒音低減装置の基本構成を概略的に示し、この車両騒音低減装置では、オーディオ装置１５のオーディオ信号ｏは、ＣＰＵ１６における演算ブロック４０の出力側で除去される。
【００４４】
すなわち、本発明の特徴として、上記実施例１のマイク信号ｕに代えて、ＣＰＵ１６のスピーカ信号ｙからオーディオ装置１５のオーディオ信号ｏを除去するようになっている。
【００４５】
具体的には、図１０に詳示するように、上記演算ブロック４０の出力段には、上記実施例１と同じ構成でかつ同じ数（ｌ個）のモデルフィルタ２６と、これらモデルフィルタ２６から出力されたオーディオ信号ｏに対し該演算ブロック４０と同じ定数Ｋを用いて同じ演算処理を施すオーディオ用演算ブロック４１と、このオーディオ用演算ブロック４１が出力したオーディオ信号ｏを上記スピーカ信号ｙから除去する減算器２９とが設けられている。
【００４６】
したがって、本実施例２によれば、上記実施例１と異なり、マイク信号ｕに代えて、スピーカ信号ｙからオーディオ信号ｏが除去される。この場合には、スピーカ信号ｙの設定の後にオーディオ信号ｏが除去されることにより、スピーカ１２の低減音からオーディオ音に関係する音が除外されるので、該スピーカ１２の騒音低減音がオーディオ音に影響を及ぼすという事態は、車室２内全体において回避することができる。
【００４７】
（実施例３）
図１１は、本発明の実施例３に係る車両騒音低減装置の基本構成を概略的に示し、この車両騒音低減装置では、上記実施例１のものと実施例２のものとが切換可能に接続されている。
【００４８】
つまり、本発明の特徴として、ＣＰＵ１６は、図１２に詳しく示すように、マイクロフォン１０のマイク信号ｕに加えてスピーカ信号ｙからもオーディオ装置１５のオーディオ信号ｏを除去可能に構成されている。また、上記オーディオ装置１５のオーディオ信号ｏをマイク信号ｕ又はスピーカ信号ｙから選択的に除去するために切り換える切換手段としての切換スイッチ３０が設けられている。そして、この切換スイッチ３０には、車室２内で手動入力可能なマニュアルスイッチ３１が連設されていて、このマニュアルスイッチ３１の出力によりオーディオ信号ｏがマイク信号ｕ又はスピーカ信号ｙから選択的に除去されるようになっている。尚、本実施例３のその他の構成は上記実施例１及び実施例２と同じであるので、同じ部分には同じ符号を付して示し、その説明は省略する。
【００４９】
よって、本実施例３によれば、オーディオ信号ｏを、マイク信号ｕからでもスピーカ信号ｙからでも切り換えて除去できるので、マイクロフォン１０の設置位置に限って騒音低減音のオーディオ音への影響が回避されるモードと、車室２内全体において騒音低減音のオーディオ音への影響が回避されるモードとを、乗員が任意に切り換えることができる。
【００５０】
（実施例４）
図１３は、本発明の実施例４に係る車両騒音低減装置の基本構成を概略的に示し、この低減装置では、オーディオ装置１５の作動中にはマイク信号ｕがＣＰＵ１６の演算ブロック４０に入力されるのを停止するようになっている。
【００５１】
すなわち、本発明の特徴として、上記オーディオ装置１５の作動時にはＣＰＵ１６によるスピーカ信号ｙの設定が中止されるようになされている。具体的には、各マイクロフォン１０とＣＰＵ１６の演算ブロック４０との間に、マイク信号ｕが演算ブロック４０に入力されるのをオンオフ切換作動するオンオフスイッチ３２が介設されている。また、このオンオフスイッチ３２はオーディオ装置１５のオーディオ信号ｏが入力可能に接続されており、該オーディオ信号ｏが入力されたときに上記マイク信号ｕの演算ブロック４０への入力をオフするようになっている。
【００５２】
したがって、本実施例４によると、オーディオ装置１５の作動時には、ＣＰＵ１６におけるスピーカ信号ｙの設定自体が停止されるので、オーディオ装置１５の非作動時にはロードノイズ等の騒音を効果的に低減することができる一方、オーディオ装置１５の作動時には騒音低減音に起因するオーディオ音への悪影響を完全に回避することができる。
【００５３】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１又は５の発明によれば、オーディオ装置を有する車室内に設置されて該設置位置における騒音源からの騒音を検出する騒音検出手段の出力信号に基づき、騒音源及び騒音検出手段間の騒音伝達特性を低下させて乗員に対する騒音を低減するための制御信号を設定し、この制御信号を低減音発生手段に出力して騒音低減音を発生させるようにした車両騒音低減装置において、低減音発生手段及び騒音検出手段間の音の伝達特性に関して予め行われた測定結果に基づいてモデル化してなる制御音伝達特性モデルＨと、上記測定結果と上記制御音伝達特性モデルとの差の絶対値に基づいて予め定められたモデル化誤差値Ｗｕと、騒音伝達特性Ｇと、該騒音伝達特性の低減騒音レベルを示すために予め定められた騒音低減用しきい値ｂと、定数Ｋとが、騒音低減制御を安定させる条件式を満たすように定数Ｋを求めて、該定数Ｋと上記騒音検出手段の出力信号とに基づいて制御信号を設定するとともに、上記オーディオ装置の作動時には、騒音検出手段の出力信号からオーディオ装置のオーディオ信号を除去するようにしたので、良好な騒音源信号を得ることが困難なロードノイズ等の騒音を安定して低減できる一方、車載オーディオ装置からのオーディオ音への悪影響を騒音検出手段の設置位置において回避することができる。
【００５４】
請求項２又は６の発明によれば、上記騒音検出手段の出力信号に代えて制御信号からオーディオ装置のオーディオ信号を除去するようにしたので、低減音発生手段の騒音低減音からオーディオ音に関係する音を一切除外でき、該低減音発生手段の騒音低減音がオーディオ音に影響を及ぼすという事態を車室内全体において回避することができる。
【００５５】
請求項３又は７の発明によれば、上記騒音検出手段の出力信号に加えて制御信号からもオーディオ装置のオーディオ信号を除去可能に構成し、上記オーディオ装置のオーディオ信号を騒音検出手段の出力信号又は制御信号から選択的に除去するために切り換えるようにしたので、上記騒音検出手段の設置位置に限って騒音低減音のオーディオ音への影響を回避できる効果と、車室内全体において騒音低減音のオーディオ音への影響を回避できる効果とを、乗員により任意に切り換えることができる。
【００５６】
請求項４又は８の発明によれば、オーディオ装置の作動時には上記制御信号の設定を中止するようにしたので、上記オーディオ装置の非作動時にはロードノイズ等の騒音を効果的に低減することができる一方、オーディオ装置の作動時には騒音低減音がオーディオ音に悪影響を及ぼすという事態を回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１に係る車両騒音低減装置においてスピーカ信号を設定するために定められるモデル化誤差値及び騒音低減用しきい値をそれぞれ示す特性図である。
【図２】車両騒音低減装置等の各機器の配置構成を概略的に示す平面図である。
【図３】マイクロフォン及びスピーカの設置位置を示す側面図である。
【図４】コントローラの構成を示すブロック図である。
【図５】コントローラにおけるＣＰＵの構成を示すブロック図である。
【図６】ＣＰＵにおける演算ブロックの構成を示す行列式の図である。
【図７】ＣＰＵにおけるスピーカ信号の設定処理動作を示すフローチャート図である。
【図８】車両騒音低減装置の基本構成を示す概略図である。
【図９】本発明の実施例２に係る車両騒音低減装置の基本構成を示す図８相当図である。
【図１０】コントローラにおけるＣＰＵの構成を示す図５相当図である。
【図１１】本発明の実施例３に係る車両騒音低減装置の基本構成を示す図８相当図である。
【図１２】コントローラにおけるＣＰＵの構成を示す図５相当図である。
【図１３】本発明の実施例３に係る車両騒音低減装置のコントローラにおけるＣＰＵの構成を示す図５相当図である。
【符号の説明】
２    車室
１０  マイクロフォン（騒音検出手段）
１２  スピーカ（低減音発生手段）
１５  オーディオ装置
１６  ＣＰＵ（制御手段）
３０  切換スイッチ（切換手段）
ｕ    マイク信号（出力信号）
ｙ    スピーカ信号（制御信号）
ｏ    オーディオ信号
Ｓ    騒音源
Ｈ    制御音伝達特性モデル
Ｗｕ  モデル化誤差値
Ｇ    騒音伝達特性
ｂ    騒音低減用しきい値
Ｋ 定数
【図１】
0003612735.tif 000013
【図２】
0003612735.tif 000014
【図３】
0003612735.tif 000015
【図４】
0003612735.tif 000016
【図５】
0003612735.tif 000017
【図６】
0003612735.tif 000018
【図７】
0003612735.tif 000019
【図８】
0003612735.tif 000020
【図９】
0003612735.tif 000021
【図１０】
0003612735.tif 000022
【図１１】
0003612735.tif 000023
【図１２】
0003612735.tif 000024
【図１３】
0003612735.tif 000025