(57)【要約】【課題】複数の参照信号を用いる能動騒音低減装置であって、適応フィルタの数を低減することができる能動騒音低減装置を提供する。【解決手段】能動騒音低減装置１０が備える合成参照信号生成部１４は、入力された複数の参照信号に一つずつ適用される、複数のフィルタ１４０、１４１と、複数のフィルタ１４０、１４１が一つずつ適用された複数の参照信号を加算することにより合成参照信号を生成する加算部１４９とを有する。【選択図】図２
2018045002.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定空間内の騒音を低減する能動騒音低減装置であって、
それぞれに前記騒音と相関を有する参照信号が入力される複数の参照信号入力部と、
入力された複数の前記参照信号を用いて合成参照信号を生成する合成参照信号生成部と、
生成された前記合成参照信号に適応フィルタを適用することにより、キャンセル信号を生成する適応フィルタ部と、
生成された前記キャンセル信号が出力されるキャンセル信号出力部と、
前記キャンセル信号に対応してキャンセル音を発生するキャンセル音源と、前記騒音との干渉による残留音に対応する誤差信号が入力される誤差信号入力部と、
前記キャンセル信号出力部から前記誤差信号入力部までの音響伝達特性を模擬した模擬伝達特性で前記合成参照信号を補正した濾波合成参照信号を生成する模擬音響伝達特性フィルタ部と、
前記誤差信号と、生成された前記濾波合成参照信号とを用いて、前記適応フィルタの係数を逐次更新するフィルタ係数更新部とを備え、
前記合成参照信号生成部は、
入力された複数の前記参照信号に適用される、複数のフィルタと、
前記複数のフィルタが適用された複数の前記参照信号を加算することにより前記合成参照信号を生成する加算部とを有する
能動騒音低減装置。
【請求項２】
前記複数のフィルタの少なくとも一つは、バンドパスフィルタである
請求項１に記載の能動騒音低減装置。
【請求項３】
前記複数のフィルタの一つは、ローパスフィルタである
請求項２に記載の能動騒音低減装置。
【請求項４】
前記複数のフィルタは、互いに通過域が重ならない特性を有する
請求項１〜３のいずれか１項に記載の能動騒音低減装置。
【請求項５】
前記誤差信号は、前記所定空間内に配置された誤差信号源から前記誤差信号入力部に入力され、
複数の前記参照信号のそれぞれは、前記所定空間外に配置された参照信号源から入力される
請求項１〜４のいずれか１項に記載の能動騒音低減装置。
【請求項６】
前記参照信号源は、加速度センサまたはマイクロフォンである
請求項５に記載の能動騒音低減装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の能動騒音低減装置と、
複数の前記参照信号を出力する参照信号源と、
前記誤差信号を前記誤差信号入力部に出力する誤差信号源とを備える
移動体装置。
【請求項８】
前記移動体装置は、車両であり、
前記所定空間は、車室内の空間であり、
前記騒音は、ロードノイズである
請求項７に記載の移動体装置。
【請求項９】
前記参照信号源には、加速度センサ及びマイクロフォンが含まれ、
加速度センサが出力する参照信号には、ストラクチャボーンノイズが主である周波数を通過域とするフィルタが適用され、
マイクロフォンが出力する参照信号には、エアボーンノイズが主である周波数を通過域とするフィルタが適用される
請求項８に記載の移動体装置。
【請求項１０】
所定空間内の騒音を低減する能動騒音低減方法であって、
それぞれが前記騒音と相関を有する複数の参照信号を用いて合成参照信号を生成し、
生成された前記合成参照信号に適応フィルタを適用することにより、キャンセル信号を生成し、
前記キャンセル信号に対応してキャンセル音源から発生されるキャンセル音が出力されるキャンセル信号出力部から、前記キャンセル音及び前記騒音の干渉による残留音に対応する誤差信号が入力される誤差信号入力部までの音響伝達特性を模擬した模擬伝達特性で前記合成参照信号を補正した濾波合成参照信号を生成し、
前記誤差信号と、生成された前記濾波合成参照信号とを用いて、前記適応フィルタの係数を逐次更新し、
前記合成参照信号の生成においては、
前記複数の参照信号にフィルタを適用し、
それぞれにフィルタが適用された前記複数の参照信号を加算することにより前記合成参照信号を生成する
能動騒音低減方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、騒音にキャンセル音を干渉させることでこの騒音を能動的に低減する能動騒音低減装置、これを用いた移動体装置、及び能動騒音低減方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、騒音と相関を有する参照信号と、所定空間内の騒音及びキャンセル音が干渉した残留音に基づく誤差信号とを用いてキャンセル音源から騒音を打ち消すためのキャンセル音を出力することにより、騒音を能動的に低減する能動騒音低減装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。能動騒音低減装置は、誤差信号の二乗和が最小になるように、適応フィルタを用いてキャンセル音を出力するためのキャンセル信号を生成する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２０１４／００６８４６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
例えば、車室内で聞こえる騒音に能動騒音低減装置を適用する場合には、複数箇所にセンサを設置し、複数の参照信号によってマルチプルコヒーレンスを高める構成が考えられる。このような構成では、１つの参照信号に対して１つの適応フィルタが必要となるため、適応フィルタの数が増え、演算量が増加するという課題がある。
【０００５】
本発明は、複数の参照信号を用いる能動騒音低減装置において、適応フィルタの数を低減することができる能動騒音低減装置等を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様に係る能動騒音低減装置は、所定空間内の騒音を低減する能動騒音低減装置であって、それぞれに前記騒音と相関を有する参照信号が入力される複数の参照信号入力部と、入力された複数の前記参照信号を用いて合成参照信号を生成する合成参照信号生成部と、生成された前記合成参照信号に適応フィルタを適用することにより、キャンセル信号を生成する適応フィルタ部と、生成された前記キャンセル信号が出力されるキャンセル信号出力部と、前記キャンセル信号に対応してキャンセル音を発生するキャンセル音源と、前記騒音との干渉による残留音に対応する誤差信号が入力される誤差信号入力部と、前記キャンセル信号出力部から前記誤差信号入力部までの音響伝達特性を模擬した模擬伝達特性で前記合成参照信号を補正した濾波合成参照信号を生成する模擬音響伝達特性フィルタ部と、前記誤差信号と、生成された前記濾波合成参照信号とを用いて、前記適応フィルタの係数を逐次更新するフィルタ係数更新部とを備え、前記合成参照信号生成部は、入力された複数の前記参照信号に適用される、複数のフィルタと、前記複数のフィルタが適用された複数の前記参照信号を加算することにより前記合成参照信号を生成する加算部とを有する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、複数の参照信号を用いる能動騒音低減装置であっても、適応フィルタの数を低減することができる能動騒音低減装置が実現される。よって、同じ回路構成でセンサの数を増やすことができるため、性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、実施の形態に係る能動騒音低減装置を備える車両の模式図である。
【図２】図２は、実施の形態に係る能動騒音低減装置の機能ブロック図である。
【図３】図３は、実施の形態に係る能動騒音低減装置の動作のフローチャートである。
【図４】図４は、合成参照信号の生成方法のフローチャートである。
【図５】図５は、実施の形態１における参照信号と誤差信号のスペクトルの例を示す図である。
【図６】図６は、図５に示す誤差信号に対するそれぞれの参照信号と合成参照信号のコヒーレンスを示す図である。
【図７】図７は、複数のフィルタのフィルタ特性の例を示す図である。
【図８】図８は、実施の形態２に係る能動騒音低減装置を備える車両の模式図である。
【図９】図９は、実施の形態２に係る能動騒音低減装置の機能ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の一態様に係る能動騒音低減装置は、所定空間内の騒音を低減する能動騒音低減装置であって、それぞれに前記騒音と相関を有する参照信号が入力される複数の参照信号入力部と、入力された複数の前記参照信号を用いて合成参照信号を生成する合成参照信号生成部と、生成された前記合成参照信号に適応フィルタを適用することにより、キャンセル信号を生成する適応フィルタ部と、生成された前記キャンセル信号が出力されるキャンセル信号出力部と、前記キャンセル信号に対応してキャンセル音を発生するキャンセル音源と、前記騒音との干渉による残留音に対応する誤差信号が入力される誤差信号入力部と、前記キャンセル信号出力部から前記誤差信号入力部までの音響伝達特性を模擬した模擬伝達特性で前記合成参照信号を補正した濾波合成参照信号を生成する模擬音響伝達特性フィルタ部と、前記誤差信号と、生成された前記濾波合成参照信号とを用いて、前記適応フィルタの係数を逐次更新するフィルタ係数更新部とを備え、前記合成参照信号生成部は、入力された複数の前記参照信号に適用される、複数のフィルタと、前記複数のフィルタが適用された複数の前記参照信号を加算することにより前記合成参照信号を生成する加算部とを有する。
【００１０】
このような能動騒音低減装置は、複数の参照信号を用いつつ、適応フィルタの数を低減することができる。適応フィルタの数が低減されることにより、演算量が低減される。
【００１１】
また、例えば、前記複数のフィルタの少なくとも一つは、バンドパスフィルタである。
【００１２】
このように、能動騒音低減装置は、少なくとも１つのバンドパスフィルタによって、複数の参照信号の不要な帯域を減衰させることができる。
【００１３】
また、例えば、前記複数のフィルタの一つは、ローパスフィルタである。
【００１４】
このように、能動騒音低減装置は、ローパスフィルタによって、複数の参照信号の不要な帯域を減衰させることができる。
【００１５】
また、例えば、前記複数のフィルタは、互いに通過域が重ならない特性を有する。
【００１６】
このように、複数のフィルタの通過域が重ならないことにより、一方の参照信号が他方の参照信号の騒音低減の対象となる帯域に与える影響を低減できる。
【００１７】
また、例えば、前記誤差信号は、前記所定空間内に配置された誤差信号源から前記誤差信号入力部に入力され、複数の前記参照信号のそれぞれは、前記所定空間外に配置された参照信号源から入力される。
【００１８】
このような能動騒音低減装置は、所定の空間外に配置された機器から取得した参照信号によって、騒音を低減することができる。
【００１９】
また、例えば、前記参照信号源は、加速度センサまたはマイクロフォンである。
【００２０】
このような能動騒音低減装置は、加速度センサまたはマイクロフォンを参照信号源として、騒音を低減することができる。
【００２１】
本発明の一態様に係る移動体装置は、複数の前記参照信号を出力する参照信号源と、前記誤差信号を前記誤差信号入力部に出力する誤差信号源とを備える。
【００２２】
このような移動体装置は、複数の参照信号を用いつつ、適応フィルタの数を低減することができる。適応フィルタの数が低減されることにより、演算量が低減される。
【００２３】
また、例えば、前記移動体装置は、車両であり、前記所定空間は、車室内の空間であり、前記騒音は、ロードノイズである。
【００２４】
このような移動体装置は、車室内の空間において聞こえるロードノイズを低減することができる。
【００２５】
また、例えば、前記参照信号源には、加速度センサ及びマイクロフォンが含まれ、加速度センサが出力する参照信号には、ストラクチャボーンノイズが主である周波数を通過域とするフィルタが適用され、マイクロフォンが出力する参照信号には、エアボーンノイズが主である周波数を通過域とするフィルタが適用される。
【００２６】
このような移動体装置は、ストラクチャボーンノイズ、及び、ストラクチャボーンノイズとは発生メカニズムが異なるノイズであるエアボーンノイズを１つの適応フィルタを用いて低減することができる。
【００２７】
本発明の一態様に係る能動騒音低減方法は、所定空間内の騒音を低減する能動騒音低減方法であって、それぞれが前記騒音と相関を有する複数の参照信号を用いて合成参照信号を生成し、生成された前記合成参照信号に適応フィルタを適用することにより、キャンセル信号を生成し、前記キャンセル信号に対応してキャンセル音源から発生されるキャンセル音が出力されるキャンセル信号出力部から、前記キャンセル音及び前記騒音の干渉による残留音に対応する誤差信号が入力される誤差信号入力部までの音響伝達特性を模擬した模擬伝達特性で前記合成参照信号を補正した濾波合成参照信号を生成し、前記誤差信号と、生成された前記濾波合成参照信号とを用いて、前記適応フィルタの係数を逐次更新し、前記合成参照信号の生成においては、前記複数の参照信号にフィルタを適用し、それぞれにフィルタが適用された前記複数の参照信号を加算することにより前記合成参照信号を生成する。
【００２８】
このような能動騒音低減方法は、複数の参照信号を用いつつ、適応フィルタの数を低減することができる。適応フィルタの数が低減されることにより、演算量が低減される。
【００２９】
以下、実施の形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
【００３０】
また、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。なお、各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略または簡略化される場合がある。
【００３１】
（実施の形態１）
［能動騒音低減装置を備える車両の全体構成］
実施の形態１では、一例として車両に搭載される能動騒音低減装置について説明する。図１は、実施の形態１に係る能動騒音低減装置を備える車両の模式図である。
【００３２】
車両５０は、移動体装置の一例であって、実施の形態１に係る能動騒音低減装置１０と、二つの参照信号源５１０、５１１と、キャンセル音源５２と、誤差信号源５３と、車両本体５４とを備える。車両５０は、具体的には、自動車であるが、特に限定されない。
【００３３】
参照信号源５１０、５１１は、所定の空間５５における騒音Ｎ０に含まれる第１成分、第２成分とそれぞれ相関を有する参照信号を出力するトランスデューサである。実施の形態１では、参照信号源５１０、５１１は、加速度センサであり、所定の空間５５外に配置される。具体的には、参照信号源５１０はサブフレームに取り付けられ、参照信号源５１１はサスペンション上部に取り付けられる。図１では参照信号源５１０、５１１は、異なる位置に配置された別々の加速度センサであるが、１つの多軸センサの２つ以上の出力のそれぞれが参照信号として使用されてもよい。
【００３４】
また、実施の形態１では参照信号源の数が２つの場合について説明されるが、参照信号源の数は、３つ以上でもよい。つまり、車両５０は、複数の参照信号を出力する１以上の参照信号源を備えればよい。さらに、参照信号は因果律を満たすために騒音よりも極力早いタイミングで取得することが必要であるため、参照信号源は所定の空間５５よりも外側に設置されることが望ましいが、所定の空間内に取り付けられることを妨げるものではない。
【００３５】
なお、図２に示すように騒音Ｎ０は、例えば、ロードノイズである。ロードノイズは伝播経路が複雑であるため、複数箇所に加速度センサを配置する構成が有用である。
【００３６】
キャンセル音源５２は、キャンセル信号ｙを用いてキャンセル音Ｎ１を所定の空間に出力する。実施の形態１では、キャンセル音源５２は、スピーカであるが、車両５０の一部の構造体（例えば、サンルーフなど）がアクチュエータ等の駆動機構によって加振されることにより、キャンセル音Ｎ１が出力されてもよい。また、能動騒音低減装置１０において、複数のキャンセル音源５２が使用されてもよく、キャンセル音源５２の位置は特に限定されない。
【００３７】
誤差信号源５３は、所定の空間５５における騒音Ｎ０とキャンセル音Ｎ１とが干渉した残留音を検出し、残留音に基づく誤差信号ｅを出力する。誤差信号源５３は、マイクロフォン等のトランスデューサであり、ヘッドライナー等、所定の空間５５内に設置されることが望ましい。なお、車両５０は、誤差信号源５３を複数備えてもよい。
【００３８】
車両本体５４は、車両５０のシャーシ及びボディなどによって構成される構造体である。車両本体５４は、キャンセル音源５２及び誤差信号源５３が配置される所定の空間５５（車室内空間）を形成する。
【００３９】
［能動騒音低減装置の構成及び動作］
次に、能動騒音低減装置１０の構成及び動作について説明する。図２は、能動騒音低減装置１０の機能ブロック図である。図３は、能動騒音低減装置１０の動作のフローチャートである。
【００４０】
図２に示されるように、能動騒音低減装置１０は、参照信号入力端子１１０、１１１と、キャンセル信号出力端子１２と、誤差信号入力端子１３と、合成参照信号生成部１４と、適応フィルタ部１５と、模擬音響伝達特性フィルタ部１６と、フィルタ係数更新部１７とを備える。適応フィルタ部１５、模擬音響伝達特性フィルタ部１６、及び、フィルタ係数更新部１７のそれぞれは、例えば、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）等のプロセッサによって実現されるが、マイクロコンピュータまたは専用回路及びその組み合わせによって実現されてもよい。以下、図３のフローチャートに示されるステップごとに、関連する構成要素を詳細に説明する。
【００４１】
［合成参照信号の生成］
まず、合成参照信号生成部１４は、入力された複数の参照信号を用いて合成参照信号を生成する（図３のＳ１１）。合成参照信号生成部１４は、具体的には、参照信号入力１１０に入力された参照信号ｘ０、及び、参照信号入力端子１１１に入力された参照信号ｘ１を用いて合成参照信号ｘｃｏｍｂを生成する。
【００４２】
参照信号入力端子１１０は、参照信号入力部の一例であって、金属等により形成される端子である。参照信号入力端子１１０には、所定の空間５５内の騒音Ｎ０に含まれる第１成分と相関を有する参照信号ｘ０が入力される。
【００４３】
参照信号入力端子１１１は、参照信号入力部の一例であって、金属等により形成される端子である。参照信号入力端子１１１には、空間５５内の騒音Ｎ０に含まれる第２成分と相関を有する参照信号ｘ１が入力される。
【００４４】
合成参照信号生成部１４は、具体的には、複数のフィルタ（フィルタ１４０及びフィルタ１４１）と、加算部１４９とを有する。以下、図２に加えて図４〜図７を参照しながら合成参照信号の生成方法について説明する。図４は、合成参照信号の生成方法のフローチャートである。図５は、実施の形態１における参照信号ｘ０、ｘ１と誤差信号ｅのスペクトルの例を示す図である。図６は、図５に示す誤差信号ｅに対するそれぞれの参照信号ｘ０、ｘ１と合成参照信号ｘ０＋ｘ１、ｘｃｏｍｂのコヒーレンスを示す図である。図６に示すグラフにおいては、参照信号ｘ０が高いコヒーレンスを有する帯域と、参照信号ｘ１が高いコヒーレンスを有する帯域とが重複していない。つまり、第１の成分と相関を有する帯域と、第２の成分と相関を有する帯域とが重複していない。図７は、複数のフィルタ１４０、１４１のフィルタ特性の例を示す図である。
【００４５】
合成参照信号生成部１４は、まず、参照信号ｘ０にフィルタ１４０を適用する（Ｓ２１）。フィルタ１４０は、入力された参照信号ｘ０に適用される、第１通過域を有するフィルタである。
【００４６】
実施の形態１では、参照信号ｘ０のうち所定周波数（例えば、２８０Ｈｚ）以下の帯域で高いコヒーレンスを有するので、この帯域を騒音低減の対象とする。したがって、フィルタ１４０は、カットオフ周波数が３２０Ｈｚのローパスフィルタ（ＬＰＦ）である。つまり、複数のフィルタ１４０、１４１の一つは、ローパスフィルタである。この場合、第１通過域は、３２０Ｈｚ以下の帯域となる。第１通過域は、ユーザが能動騒音低減装置１０によって低減したい帯域（騒音低減の対象となる帯域）に定められればよい。つまり、第１通過域は、参照信号ｘ０に応じて適宜定められればよい。
【００４７】
次に、合成参照信号生成部１４は、参照信号ｘ１にフィルタ１４１を適用する（Ｓ２２）。フィルタ１４１は、入力された参照信号ｘ１に適用される、第２通過域を有するフィルタである。
【００４８】
実施の形態１では、参照信号ｘ１のうち所定周波数（例えば、５００Ｈｚ以上７００Ｈｚ以下）の帯域で高いコヒーレンスを有するので、この帯域を騒音低減の対象とする。つまり、参照信号ｘ０とｘ１とは、騒音低減の対象となる帯域が異なる。したがって、フィルタ１４１は、カットオフ周波数の下限値が４３０Ｈｚ、カットオフ周波数の上限値が８２０Ｈｚであるバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）である。つまり、複数のフィルタ１４０、１４１の少なくとも一つは、バンドパスフィルタである。
【００４９】
第２通過域は、第１通過域と異なる。言い換えれば、複数のフィルタ１４０、１４１は、互いに通過域が異なる。第２通過域は、ユーザが能動騒音低減装置１０によって低減したい帯域（騒音低減の対象となる帯域）に定められればよい。つまり、第２通過域は、参照信号ｘ１に応じて適宜定められればよい。
【００５０】
このように、実施の形態１では、第１通過域の上限周波数は、第２通過域の下限周波数以下である。つまり、複数のフィルタ１４０、１４１は、互いに通過低域が重ならない特性を有する。
【００５１】
加算部１４９は、それぞれにフィルタが適用された複数の参照信号を加算することにより合成参照信号ｘｃｏｍｂを生成する（Ｓ２３）。言い換えれば、加算部１４９は、複数のフィルタ１４０、１４１が一つずつ適用された複数の参照信号を加算することにより合成参照信号ｘｃｏｍｂを生成する。
【００５２】
加算部１４９は、具体的には、フィルタ１４０が適用された参照信号ｘ０、及び、フィルタ１４１が適用された参照信号ｘ１を加算することにより合成参照信号ｘｃｏｍｂを生成する（Ｓ２３）。生成された合成参照信号は、適応フィルタ部１５、及び、模擬音響伝達特性フィルタ部１６に出力される。
【００５３】
以上説明した合成参照信号生成部１４は、例えば、アナログ回路によって実現される。つまり、フィルタ１４０及びフィルタ１４１のそれぞれは、アナログフィルタ回路であり、加算部１４９は、オペアンプなどを用いた加算回路によって実現される。合成参照信号生成部１４は、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）等のプロセッサ、またはＣＰＵなどによって実現されてもよい。この場合、合成参照信号生成部１４は、例えば、記憶部１８に記憶された制御プログラム（ソフトウェア）に基づいて動作する。なお、制御プログラムは、記憶部１８と別の記憶部（例えば、合成参照信号生成部１４に内蔵される記憶部）に記憶されてもよい。
【００５４】
［キャンセル信号の生成］
適応フィルタ部１５は、合成参照信号生成部１４によって生成された合成参照信号ｘｃｏｍｂに適応フィルタを適用（乗算）することにより、キャンセル信号ｙを生成する（図３のＳ１２）。キャンセル信号ｙは、騒音Ｎ０を低減するためのキャンセル音Ｎ１の出力に用いられ、キャンセル信号出力端子１２に出力される。適応フィルタ部１５は、いわゆるＦＩＲフィルタやＩＩＲフィルタで実現する。適応フィルタ部１５は、生成したキャンセル信号ｙをキャンセル信号出力端子１２に出力する。
【００５５】
キャンセル信号出力端子１２は、キャンセル信号出力部の一例であって、金属等により形成される端子である。キャンセル信号出力端子１２には、適応フィルタ部１５によって生成されたキャンセル信号ｙが出力される。キャンセル信号出力端子１２には、キャンセル音源５２が接続される。このため、キャンセル音源５２にはキャンセル信号出力端子１２を介してキャンセル信号ｙが出力される。キャンセル音源５２は、キャンセル信号ｙに基づいてキャンセル音Ｎ１を出力する。
【００５６】
［合成参照信号の補正］
模擬音響伝達特性フィルタ部１６は、キャンセル信号出力端子１２から誤差信号入力端子１３までの音響伝達特性を模擬した模擬伝達特性Ｃｈａｔで合成参照信号ｘｃｏｍｂを補正した濾波合成参照信号ｒｃｏｍｂを生成する（図３のＳ１３）。模擬伝達特性Ｃｈａｔは、例えば、あらかじめ空間５５において実測され、記憶部１８に記憶される。なお、模擬伝達特性Ｃｈａｔは、あらかじめ定めた値を使用しないアルゴリズムによって定められてもよい。
【００５７】
記憶部１８は、模擬伝達特性Ｃｈａｔが記憶される記憶装置である。記憶部１８には、後述する適応フィルタの係数Ｗなども記憶される。記憶部１８は、具体的には、半導体メモリなどによって実現される。なお、能動騒音低減装置１０がＤＳＰなどのプロセッサによって実現される場合、記憶部１８には、プロセッサによって実行される制御プログラムも記憶される。記憶部１８には、能動騒音低減装置１０が行う信号処理に用いられるその他のパラメータが記憶されてもよい。
【００５８】
［適応フィルタの係数更新］
フィルタ係数更新部１７は、誤差信号ｅ及び生成された濾波合成参照信号ｒｃｏｍｂに基づいて、適応フィルタの係数Ｗを逐次更新する（図３のＳ１４）。誤差信号ｅは、誤差信号入力端子１３から入力される。
【００５９】
誤差信号入力端子１３は、誤差信号入力部の一例であって、金属等により形成される端子である。誤差信号入力端子１３には、キャンセル信号ｙに対応してキャンセル音源５２から発生されるキャンセル音Ｎ１と騒音Ｎ０との干渉による残留音に対応する誤差信号ｅが入力される。誤差信号ｅは、誤差信号源５３によって出力される。
【００６０】
フィルタ係数更新部１７は、具体的には、ＬＭＳ（Ｌｅａｓｔ  Ｍｅａｎ  Ｓｑｕａｒｅ）法を用いて、誤差信号ｅの二乗和が最小になるように適応フィルタの係数Ｗを算出し、算出した適応フィルタの係数Ｗを適応フィルタ部１５に出力する。また、フィルタ係数更新部１７は、適応フィルタの係数Ｗを逐次更新する。濾波合成参照信号ｒｃｏｍｂのベクトルをＲと表現すると、適応フィルタの係数Ｗは、以下の（式１）で表現される。なお、ｎは自然数であり、サンプリング周期Ｔｓでｎ番目のサンプルを表す。μはスカラ量であり、１サンプリング当たりの適応フィルタの係数Ｗの更新量を決定するステップサイズパラメータである。
【００６１】
【数１】
2018045002.tif 000003
【００６２】
なお、フィルタ係数更新部１７は、ＬＭＳ法以外の方法で適応フィルタの係数Ｗを更新してもよい。
【００６３】
［効果等］
上述した合成参照信号の生成方法によって得られる効果について上記図６を参照しながら説明する。
【００６４】
まず本能動騒音低減装置を用いず、２つの参照信号を直接加算した場合、加算後の信号の、誤差信号ｅに対するコヒーレンスは、図６において「ｘ０＋ｘ１」で示される。加算後の信号においては、単体の参照信号ｘ０、ｘ１において高いコヒーレンスが確保されていた帯域で、コヒーレンスが低下してしまう。
【００６５】
このように、２つの参照信号を直接加算するとコヒーレンスの低下を招く。したがって、一方の参照信号と他方の参照信号とを加算せずに、複数の参照信号のそれぞれを、互いに異なる適応フィルタ部に入力する構成が一般的である。そうすると、１つの参照信号に対して１つの適応フィルタ部が必要となるため、適応フィルタ部の数が増え、演算量が増加するという課題がある。
【００６６】
これに対し、能動騒音低減装置１０では、騒音低減の対象となる帯域以外の帯域を減衰させるフィルタが、複数の参照信号のそれぞれに適用される。フィルタ１４０が適用された参照信号ｘ０とフィルタ１４１が適用された参照信号ｘ１とが加算された合成参照信号ｘｃｏｍｂの誤差信号ｅに対するコヒーレンスは、図６の「ｘｃｏｍｂ」によって示される。
【００６７】
誤差信号ｅに対する合成参照信号ｘｃｏｍｂのコヒーレンスは、単体の参照信号で高いコヒーレンスが得られていた帯域において、同等のコヒーレンスが確保されている。 
【００６８】
このように、合成参照信号生成部１４は、単体の参照信号において高いコヒーレンスが得られていた帯域のコヒーレンスが高い合成参照信号を生成することができる。このため、適応フィルタ部１５は、合成参照信号に基づいて適切なキャンセル信号を生成することができる。能動騒音低減装置１０では、複数の参照信号に対して適応フィルタ部１５が１つ使用されればよいため、適応フィルタ（適応フィルタ部）の数が低減される。つまり、演算量が低減される。
【００６９】
なお、実施の形態１では、一方の参照信号と他方の参照信号とは、騒音低減の対象となる帯域が重ならない。また、第１通過域の上限周波数（３２０Ｈｚ）は、第２通過域の下限周波数（４３０Ｈｚ）以下であり、第１通過域と第２通過域とは重ならない。つまり、合成参照信号生成部１４が有する複数のフィルタは、互いに通過域が重ならない特性を有する。このような場合に、合成参照信号生成部１４の合成参照信号の生成方法は、特に有効である。
【００７０】
しかしながら、一方の参照信号の騒音低減の対象となる帯域と、他方の参照信号の騒音低減の対象となる帯域とが重なる場合も、第１通過域及び第２通過域のそれぞれが適切に設定されることにより、適切な合成参照信号が生成される。同様に、第１通過域と第２通過域とが重なる場合も、一方の参照信号の騒音低減の対象となる帯域と、他方の参照信号の騒音低減の対象となる帯域とが切り分けられるような場合には、適切な合成参照信号が生成される。
【００７１】
（実施の形態２）
実施の形態１では、複数の参照信号は、いずれも加速度センサを参照信号源として出力された。しかしながら、複数の参照信号源は、空間５５内の騒音と相関を有する信号を出力できればよい。例えば、複数の参照信号源には、多軸加速度センサ、及び、マイクロフォンなどが含まれてもよい。実施の形態２では、２軸加速度センサ、及び、マイクロフォンを複数の参照信号源として使用する能動騒音低減装置、及び、これを備える車両について説明する。図８は、実施の形態２に係る能動騒音低減装置を備える車両の模式図である。なお、以下の実施の形態２では、実施の形態１と異なる部分を中心に説明が行われ、実施の形態１と重複する内容については説明が省略される。
【００７２】
図８に示されるように、車両５０は、移動体装置の一例であって、実施の形態２に係る能動騒音低減装置２０を備える。また、車両５０は、参照信号源５６ａ〜５６ｄと、参照信号源５７ａ〜５７ｄとを備える。車両５０は、具体的には、自動車であるが、特に限定されない。
【００７３】
参照信号源５６ａ〜５６ｄのそれぞれは、所定の空間５５における騒音Ｎ０と相関を有する参照信号を出力するトランスデューサである。参照信号源５６ａ〜５６ｄそれぞれは、２軸加速度センサであり、２軸に対応した２つの参照信号を出力する。
【００７４】
参照信号源５６ａ〜５６ｄは、所定の空間５５外に配置される。参照信号源５６ａは、左前輪付近のサブフレームに取り付けられ、参照信号源５６ｂは、右前輪付近のサブフレームに取り付けられ、参照信号源５６ｃは、左後輪付近のサブフレームに取り付けられ、参照信号源５６ｄは、右後輪付近のサブフレームに取り付けられる。
【００７５】
参照信号源５７ａ〜５７ｄのそれぞれは、所定の空間５５における騒音Ｎ０と相関を有する参照信号を出力するトランスデューサである。参照信号源５７ａ〜５７ｄそれぞれは、マイクロフォンであり、１つの参照信号を出力する。
【００７６】
参照信号源５７ａ〜５７ｄは、所定の空間５５外に配置される。参照信号源５７ａは、左前輪のタイヤハウスに取り付けられ、参照信号源５７ｂは、右前輪のタイヤハウスに取り付けられ、参照信号源５７ｃは、左後輪のタイヤハウスに取り付けられ、参照信号源５７ｄは、右後輪のタイヤハウスに取り付けられる。
【００７７】
次に、能動騒音低減装置２０の構成について説明する。図９は、能動騒音低減装置２０の機能ブロック図である。
【００７８】
図９に示されるように、能動騒音低減装置２０は、参照信号入力端子２１０ａ〜２１２ａ、２１０ｂ〜２１２ｂ、２１０ｃ〜２１２ｃ、２１０ｄ〜２１２ｄと、キャンセル信号出力端子２２と、誤差信号入力端子２３とを備える。また、能動騒音低減装置２０は、第１信号処理部２００ａ、第２信号処理部２００ｂ、第３信号処理部２００ｃ、第４信号処理部２００ｄ、及び、キャンセル信号加算部２９を備える。
【００７９】
第１信号処理部２００ａは、合成参照信号生成部２４ａと、適応フィルタ部２５０ａ、２５１ａと、模擬音響伝達特性フィルタ部２６０ａ、２６１ａと、フィルタ係数更新部２７０ａ、２７１ａとを備える。適応フィルタ部２５０ａ、２５１ａ、模擬音響伝達特性フィルタ部２６０ａ、２６１ａ、及び、フィルタ係数更新部２７０ａ、２７１ａのそれぞれは、例えば、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）等のプロセッサによって実現されるが、マイクロコンピュータまたは専用回路によって実現されてもよい。
【００８０】
第１信号処理部２００ａが備える合成参照信号生成部２４ａは、参照信号源５６ａから参照信号入力端子２１０ａに入力される参照信号ｘ０と、参照信号源５７ａから参照信号入力端子２１２ａに出力される参照信号ｘ２とを処理対象とする点が実施の形態１と異なる。具体的には、参照信号入力端子２１０ａに入力された参照信号ｘ０にフィルタ２４０ａが適用され、参照信号入力端子２１２ａに入力された参照信号ｘ２にフィルタ２４２ａが適用される。
【００８１】
なお、参照信号源５６ａは、主に、ストラクチャボーンノイズと相関を有する参照信号を出力する。そこで、参照信号源５６ａ（加速度センサ）が出力する参照信号には、ストラクチャボーンノイズが主である周波数を通過域とするフィルタ２４０ａが適用される。ストラクチャボーンノイズが主である周波数は、例えば、２０−６００Ｈｚである。
【００８２】
一方、参照信号源５７ａ（マイクロフォン）は、主に、エアボーンノイズと相関を有する参照信号を出力する。そこで、マイクロフォンが出力する参照信号には、エアボーンノイズが主である周波数を通過域とするフィルタが適用される。エアボーンノイズが主である周波数は、例えば、４００−１００００Ｈｚである。
【００８３】
加算部２４９ａは、フィルタ２４０ａが適用された参照信号と、フィルタ２４２ａが適用された参照信号とを加算することにより合成参照信号を生成する。
【００８４】
合成参照信号生成部２４ａによって生成された合成参照信号に対して、適応フィルタ部２５０ａ、模擬音響伝達特性フィルタ部２６０ａ、及び、フィルタ係数更新部２７０ａによって行われる処理は、実施の形態１と同様であり、適応フィルタ部２５０ａからキャンセル信号加算部２９には、キャンセル信号が出力される。
【００８５】
一方、参照信号源５６ａから参照信号入力端子２１１ａに入力される参照信号は、適応フィルタ部２５１ａに入力される。適応フィルタ部２５１ａは、参照信号入力端子２１１ａに入力される参照信号ｘ１に適応フィルタを適用することにより、キャンセル信号を生成し、キャンセル信号加算部２９に出力する。なお、模擬音響伝達特性フィルタ部２６１ａは、キャンセル信号出力端子２２から誤差信号入力端子２３までの音響伝達特性を模擬した模擬伝達特性で参照信号を補正した濾波参照信号を生成する。模擬伝達特性は、例えば、記憶部２８に記憶される。フィルタ係数更新部２７１ａは、誤差信号と、模擬音響伝達特性フィルタ部２６１ａによって生成された濾波参照信号とを用いて、適応フィルタの係数を逐次更新する。
【００８６】
このように、第１信号処理部２００ａからは２つのキャンセル信号が出力される。
【００８７】
また、第２信号処理部２００ｂは、参照信号源５６ｂから参照信号入力端子２１０ｂ、２１１ｂに入力される２つの参照信号、及び、参照信号源５７ｂから参照信号入力端子２１２ｂに出力される参照信号を処理対象として、２つのキャンセル信号を出力する。第２信号処理部２００ｂによって行われる信号処理は、第１信号処理部２００ａによって行われる信号処理と同様であるため説明を省略する。
【００８８】
第３信号処理部２００ｃは、参照信号源５６ｃから参照信号入力端子２１０ｃ、２１１ｃに入力される２つの参照信号、及び、参照信号源５７ｃから参照信号入力端子２１２ｃに出力される参照信号を処理対象として、２つのキャンセル信号を出力する。第３信号処理部２００ｃによって行われる信号処理は、第１信号処理部２００ａによって行われる信号処理と同様であるため説明を省略する。
【００８９】
第４信号処理部２００ｄは、参照信号源５６ｄから参照信号入力端子２１０ｄ、２１１ｄに入力される２つの参照信号、及び、参照信号源５７ｄから参照信号入力端子２１２ｄに出力される参照信号を処理対象として、２つのキャンセル信号を出力する。第４信号処理部２００ｄによって行われる信号処理は、第１信号処理部２００ａによって行われる信号処理と同様であるため説明を省略する。
【００９０】
キャンセル信号加算部２９は、第１信号処理部２００ａ、第２信号処理部２００ｂ、第３信号処理部２００ｃ、及び、第４信号処理部２００ｄから２つずつ出力される合計８つのキャンセル信号を加算し、加算後のキャンセル信号をキャンセル信号出力端子２２に出力する。キャンセル信号加算部２９は、例えば、ＤＳＰ等のプロセッサによって実現されるが、マイクロコンピュータまたはオペアンプなどを用いた加算回路によって実現されてもよい。
【００９１】
合成参照信号生成部２４ａを備えない従来の能動騒音低減装置において、図８に示されるように２軸加速度センサを４つと、マイクロフォン４つとを参照信号源とする場合、参照信号の数だけ適応フィルタ部が必要となる。つまり、合計１２個の適応フィルタ部が必要となる。
【００９２】
これに対し、能動騒音低減装置２０では、参照信号源５７ａ〜５７ｄから出力される参照信号が、参照信号源５６ａ〜５６ｄから出力される参照信号と合成されるため、必要な適応フィルタ部は、合計８個となる。つまり、必要な適応フィルタ部の数を４個低減することができる。
【００９３】
なお、図８及び図９の例では、キャンセル音源５２は、１つであるが、例えば、車両５０内の４つの座席のドア側にそれぞれキャンセル音源５２が配置されるような場合がある。つまり、キャンセル音源５２が４つ配置される場合がある。この場合、従来の能動騒音低減装置では、合計、４×１２＝４８個の適応フィルタ部が必要となるが、能動騒音低減装置２０のような構成であれば、必要な適応フィルタ部の数は、４×８＝３２個となる。
【００９４】
このように、能動騒音低減装置２０では、適応フィルタ部の数が低減される。つまり、能動騒音低減装置２０では、演算量を低減することができる。
【００９５】
（その他の実施の形態）
以上、実施の形態１及び２について説明したが、本発明は、上記実施の形態（実施の形態１及び２）に限定されるものではない。
【００９６】
上記実施の形態では、参照信号源として、加速度センサ、２軸加速度センサ、及び、マイクロフォンが例示されたが、参照信号源は、このような機器に限定されない。
【００９７】
また、複数の参照信号源の配置も特に限定されない。複数の参照信号源のそれぞれは、エンジン、車軸、タイヤ、タイヤハウス、ナックル、アーム、サブフレーム、またはボディなど、車両のどこかに配置されればよい。特に、参照信号源としてマイクロフォンが用いられるような場合は、誤差信号源よりも受聴者から離れた位置に配置される必要があるため、参照信号源は、車室内空間（騒音低減の対象となる空間）の外に配置されるとよいが、設置位置を制限するものではない。
【００９８】
また、上記実施の形態１では、３００Ｈｚ以下の帯域のノイズ及び５００Ｈｚ以上７００Ｈｚ以下の帯域のノイズが騒音低減の対象とされた。また、上記実施の形態２では、ストラクチャボーンノイズ及びエアボーンノイズが騒音低減の対象とされた。しかしながら、騒音低減の対象となるノイズの種類及び帯域についても特に限定されない。例えば、４０Ｈｚ以上５０Ｈｚ以下のドラミングノイズ、１００Ｈｚ付近のエンジンのこもり音、タイヤのパターンノイズなどが騒音低減の対象とされてもよい。
【００９９】
また、上記実施の形態では、合成参照信号生成部が有する複数のフィルタは、ローパスフィルタ及びバンドパスフィルタであったが、複数のフィルタは、ローパスフィルタ、バンドパスフィルタ、及び、ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）の中から適宜選択されればよい。例えば、複数のフィルタの両方がバンドパスフィルタであってもよいし、複数のフィルタの一つがローパスフィルタであって、かつ、他方がハイパスフィルタであってもよい。
【０１００】
また、第１フィルタが適用された第１参照信号と第２参照信号とが合成され、第１フィルタとは通過帯域が異なる第２フィルタが適用された上記第１参照信号と第３参照信号が合成されてもよい。
【０１０１】
上記実施の形態に係る能動騒音低減装置は、車両以外の移動体装置に搭載されてもよい。移動体装置は、例えば、航空機または船舶であってもよい。また、本発明は、このような車両以外の移動体装置として実現されてもよい。
【０１０２】
また、上記実施の形態に係る能動騒音低減装置の構成は、一例である。例えば、能動騒音低減装置は、Ｄ／Ａ変換器、フィルタ、電力増幅器、または、Ａ／Ｄ変換器などの構成要素を含んでもよい。
【０１０３】
また、上記実施の形態に係る能動騒音低減装置が行う処理は、一例である。例えば、上記実施の形態で説明されたデジタル信号処理の一部がアナログ信号処理によって実現されてもよい。
【０１０４】
また、例えば、上記実施の形態において、特定の処理部が実行する処理を別の処理部が実行してもよい。また、複数の処理の順序が変更されてもよいし、複数の処理が並行して実行されてもよい。
【０１０５】
また、上記実施の形態において、各構成要素は、専用のハードウェアで構成されるか、各構成要素に適したソフトウェアプログラムを実行することによって実現されてもよい。各構成要素は、ＣＰＵまたはプロセッサなどのプログラム実行部が、ハードディスクまたは半導体メモリなどの記録媒体に記録されたソフトウェアプログラムを読み出して実行することによって実現されてもよい。
【０１０６】
また、各構成要素は、回路（または集積回路）でもよい。これらの回路は、全体として１つの回路を構成してもよいし、それぞれ別々の回路でもよい。また、これらの回路は、それぞれ、汎用的な回路でもよいし、専用の回路でもよい。
【０１０７】
また、本発明の全般的または具体的な態様は、システム、装置、方法、集積回路、コンピュータプログラムまたはコンピュータ読み取り可能なＣＤ−ＲＯＭなどの非一時的な記録媒体で実現されてもよい。また、システム、装置、方法、集積回路、コンピュータプログラム及びコンピュータ読み取り可能な非一時的な記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。
【０１０８】
例えば、本発明は、能動騒音低減装置（コンピュータまたはＤＳＰ）が実行する能動騒音低減方法として実現されてもよいし、上記能動騒音低減方法をコンピュータまたはＤＳＰに実行させるためのプログラムとして実現されてもよい。また、本発明は、上記実施の形態に係る合成参照信号生成部と同一の機能を有する、合成参照信号生成装置（信号処理装置）として実現されてもよい。このような合成参照信号生成装置は、例えば、汎用の能動騒音低減装置とともに使用される。また、本発明は、上記実施の形態に係る能動騒音低減装置と、複数の参照信号源と、キャンセル音源と、誤差信号源とを備える移動体装置または騒音低減システムとして実現されてもよい。
【０１０９】
また、上記実施の形態において説明された能動騒音低減装置の動作における複数の処理の順序は一例である。複数の処理の順序は、変更されてもよいし、複数の処理は、並行して実行されてもよい。
【０１１０】
その他、各実施の形態に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態、または、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で各実施の形態における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本発明に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０１１１】
本発明の騒音低減装置は、例えば、車室内の騒音を低減する装置として有用である。
【符号の説明】
【０１１２】
１０、２０  能動騒音低減装置
１１０、１１１、２１０ａ〜２１２ａ、２１０ｂ〜２１２ｂ、２１０ｃ〜２１２ｃ、２１０ｄ〜２１２ｄ  参照信号入力端子
１２、２２  キャンセル信号出力端子
１３、２３  誤差信号入力端子
１４、２４ａ  合成参照信号生成部
１４０、１４１、２４０ａ、２４２ａ  フィルタ
１４９、２４９ａ  加算部
２９  キャンセル信号加算部
１５、２５０ａ、２５１ａ  適応フィルタ部
１６、２６０ａ、２６１ａ  模擬音響伝達特性フィルタ部
１７、２７０ａ、２７１ａ  フィルタ係数更新部
１８、２８  記憶部
２００ａ  第１信号処理部
２００ｂ  第２信号処理部
２００ｃ  第３信号処理部
２００ｄ  第４信号処理部
５０  車両
５１０、５１１、５６ａ〜５６ｄ、５７ａ〜５７ｄ  参照信号源
５２  キャンセル音源
５３  誤差信号源
５４  車両本体
５５  空間
Ｎ０  騒音
Ｎ１  キャンセル音
【図１】
2018045002.tif 000004
【図２】
2018045002.tif 000005
【図３】
2018045002.tif 000006
【図４】
2018045002.tif 000007
【図５】
2018045002.tif 000008
【図６】
2018045002.tif 000009
【図７】
2018045002.tif 000010
【図８】
2018045002.tif 000011
【図９】
2018045002.tif 000012