(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車室内の騒音と関連した参照信号を検出する参照信号検出器と、
前記参照信号を信号処理することにより、騒音を低減するための制御信号を出力する信号処理器と、
前記信号処理器の出力を再生するスピーカと、
誤差検出器と、
前記参照信号と前記誤差検出器からの検出信号とを用いて、前記誤差検出器の検出信号を最小とするように、前記信号処理器の係数を更新する係数更新器と、
前記スピーカから前記誤差検出器までの伝達特性を同定するモデル同定器とを備え、
前記モデル同定器は、自動車室内の乗員がいないこと又は乗員がいない可能性が高いと判定する判定手段を有し、該判定手段が自動車室内の乗員がいないこと又は乗員がいない可能性が高いと判定したときに前記同定を行い、
前記同定で求めた伝達特性を書き換え可能なメモリに記憶し、該伝達特性と予め不揮発性メモリに記憶しておいた伝達特性とを前記能動型騒音低減装置の制御中に選択可能としたことを特徴とする能動型騒音低減装置。
【請求項２】
前記参照信号検出器は自動車走行時の騒音を検出するものであって、
前記モデル同定器は、前記スピーカから前記参照信号検出器までの伝達特性も同定することを特徴とする請求項１に記載の能動型騒音低減装置。
【請求項３】
前記誤差検出器または前記参照信号検出器からの信号が所定レベル以下のとき、前記同定を行うことを特徴とする請求項１に記載の能動型騒音低減装置。
【請求項４】
前記判定手段は、乗員がいない可能性が高い時間帯であるか否かにより判定を行うことを特徴とする請求項１に記載の能動型騒音低減装置。
【請求項５】
前記判定手段は、運転席のドアが開いてから閉じられることを検知することにより判定を行うことを特徴とする請求項１に記載の能動型騒音低減装置。
【請求項６】
エンジンの起動回数を計測しておき、該計測回数が所定回数に達したときに前記同定を行うことを特徴とする請求項１に記載の能動型騒音低減装置。
【請求項７】
前記判定手段は、キーシリンダにキーを挿し込んで回動させたことによるか、またはトランスミッタからのキーレスロック信号を受信したことによってドアがロックされたことを検出することにより判定することを特徴とする請求項１に記載の能動型騒音低減装置。
【請求項８】
基準レベル設定器と、レベル比較器と、レベル調整器とをさらに備え、
前記基準レベル設定器は、ある所定の強さの信号である基準レベル信号を出力し、
前記レベル比較器は、前記基準レベル信号と前記誤差検出器の検出信号との入力を受け、前記基準レベル信号と前記誤差検出器の検出信号のレベルとを比較した結果を比較信号として出力し、
前記レベル調整器は、前記比較信号に基づいて、前記不揮発性メモリに記憶しておいた伝達特性のレベルのみを調整し、調整後の前記伝達特性を前記書き換え可能なメモリに書き込むことを特徴とする請求項１に記載の能動型騒音低減装置。
【請求項９】
前記同定時にモデル同定器から出力されるテスト信号は、自然界に存在する環境音を用いたことを特徴とする請求項１に記載の能動型騒音低減装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は自動車にて用いられる能動型騒音低減装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、騒音を低減する技術として、騒音と逆位相の制御音をスピーカより発生させて干渉を起こすことによって騒音を低減する能動騒音制御が実用化されつつあり、空調機のファン騒音低減や自動車室内のエンジンこもり音の低減などを目的とした消音装置が各種提案されていて、例えば、特開平５−６１４８６号広報に記載されているものがある。
【０００３】
図１１は、従来の技術による能動型騒音低減装置の構成を示す図である。図に示すように、能動型騒音低減装置６００において、騒音入力器６０１は、騒音源から騒音を入力して基準信号とする手段である。スイッチ６０２と６０８ａ、６０８ｂとは入力切り替えのための手段である。Ａ／Ｄコンバータ６０３と６１１ａ、６１１ｂ、６１１ｃとはアナログ信号をデジタル信号に変換する手段である。またデジタルフィルタ６０４は騒音制御音出力器６０９ａおよびｂから残留音入力器６１０ａ、６１０ｂ、６１０ｃまでの伝達特性をフィルタ係数として設定している手段、フィルタ係数更新手段６０５はフィルタ係数を更新するための手段、適応フィルタ６０６はＡ／Ｄコンバータ６０３とフィルタ係数更新手段６０５からの入力を受ける手段、Ｄ／Ａコンバータ６０７ａおよびｂはデジタル信号をアナログ変換する手段、騒音制御音出力器６０９ａ、６０９ｂは騒音制御音を発声する手段、残留音入力器６１０ａ、６１０ｂ、６１０ｃは、いずれも音を入力する手段である。
【０００４】
以上のような構成を有する従来の技術による能動型騒音低減装置について、以下説明を行う。騒音源はここでは一例としてエンジンとし、騒音入力器６０１は例えばクランク角センサとして実現されており、この騒音入力器６０１が、騒音源から騒音の状態を示す基準信号を検出し、スイッチ６０２を介してＡ／Ｄコンバータ６０３へ出力する。
【０００５】
Ａ／Ｄコンバータ６０３は基準信号をアナログからデジタルへと変換する。デジタル化された基準信号は、デジタルフィルタ６０４および適応フィルタ６０６へと入力される。以下、適応フィルタ６０６側の動作について説明を行う。
【０００６】
適応フィルタ６０６は基準信号の入力を受けると、これとフィルタ係数とを畳み込み、騒音制御信号としてＤ／Ａコンバータ６０７ａ、６０７ｂへ出力する。Ｄ／Ａコンバータ６０７ａ、６０７ｂは、デジタル信号である騒音制御信号を、アナログ信号に変換する。アナログ信号に変換された騒音制御信号は、スイッチ６０８ａ、６０８ｂを介して、騒音制御音出力器６０９ａ、６０９ｂより、音波信号である騒音制御音として、自動車室内に出力される。
【０００７】
次に、騒音制御音出力器６０９ａ、６０９ｂから出力された騒音制御音は、騒音源からの騒音と、残留音入力器の近傍で干渉を起こす。これら二種類の音の干渉の結果生まれる音波信号は、残留音として残留音入力器６１０ａ、６１０ｂ、６１０ｃに入力する。
【０００８】
残留音入力器６１０ａ、６１０ｂ、６１０ｃに入力した残留音は、残留信号としてＡ／Ｄコンバータ６１１にてデジタル信号に変換された後、フィルタ係数更新手段６０５に入力する。
【０００９】
一方、デジタルフィルタ６０４に入力した基準信号は、デジタルフィルタ６０４に同定されているフィルタ係数と畳込み処理された後、フィルタ係数更新手段６０５へ出力される。
【００１０】
そして、フィルタ係数更新手段６０５では、デジタルフィルタ６０４から出力された、フィルタ係数が畳み込まれた基準信号と、残留信号との入力を受けると、この残留信号のレベルが最小となるようにフィルタ係数の更新を行う。以下、はじめに戻って同様の動作を繰り返し行うことによって、残留音入力器６１０ａ、６１０ｂ、６１０ｃの位置における騒音を減少させることができる。
【００１１】
上述した騒音減少の技術はFiltered-x LMSアルゴリズム（例えば参考文献；B. Widrow & S. D. Stearns, "Adaptive Signal Processing" (Prentice-Hall,Inc., New Jersey,1985) を参照）、あるいは、Multiple Error Filtered-x LMSアルゴリズム（例えば参考文献；S. J. Elliott, I. M. Stothers and P. A. Nelson,("A multiple error LMS algorithm and its application to the active control of sound and vibration."IEEE Trans. Acoust. Speech Signal Process. ASSP-35,pp1423-1434(1987))を参照）と呼ばれる。
【００１２】
ところで、上記のように実際の騒音制御動作に入る前に、デジタルフィルタ６０４のフィルタ係数をあらかじめ同定しておく必要があり、このためにテスト信号発生手段６１２を用いる。以下、テスト信号発生手段６１２を用いた、デジタルフィルタ６０４のフィルタ係数同定の動作について説明する。
【００１３】
はじめに、スイッチ６０２、６０８ａおよび６０８ｂを切替えて、テスト信号発生手段６１２から出力したテスト信号を、騒音制御音出力器６０９ａおよびｂから自動車室内へ出力する。これと平行して、テスト信号を上述の基準信号の代わりにデジタルフィルタ６０４に入力するようにする。
【００１４】
次いで、フィルタ係数更新手段６０５は、残留音入力器６１０ａ、６１０ｂ、６１０ｃの側から入力してきたテスト信号と、デジタルフィルタ６０４を介しきたテスト信号とのを入力を受けると、これらから騒音制御音出力器６０９ａおよびｂから残留音入力器６１０ａ、６１０ｂ、６１０ｃまでの伝達特性を割り出し、フィルタ係数として同定する。同定されたフィルタ係数は、デジタルフィルタ６０４へ出力される。以上で、デジタルフィルタ６０４のフィルタ係数の設定は完了する。
【００１５】
上述のテスト信号によるフィルタ係数同定の動作に際して、フィルタ係数更新手段６０５は、能動型騒音低減装置６００の外部から入力される制御信号の一つである、開閉状態信号の入力を受けて、自動車のドアや窓が閉じられた状態である場合、フィルタ係数の同定を行って最新のフィルタ係数に更新し、開放状態にある場合は同定の動作を停止することができる。
【００１６】
次に、従来の技術による能動型騒音低減装置の他の例として、公開特許公報平８−６５７５号に記載されているものがある。
【００１７】
図１２は、従来の技術による能動型騒音低減装置の他の例の構成を示す図である。図に示すように、能動型騒音低減装置７００において、マイクロホン７０１は自動車室内の所定の位置に配置された、音の入力を受け付ける手段、定期的指示部７０４はスイッチ７０５ａ、７０５ｂを切換える手段、スイッチ７０５ａ、７０５ｂは騒音制御部７０２とオフライントレーニング部７０３との切り替えを行う手段、スピーカ７０６は自動車室内の所定の位置に配置された、音波を発するための手段、アンプ７０７ａ、７０７ｂは増幅用の手段、７０８ａおよびｂはローパスフィルタ（ＬＰＦ）、Ａ／Ｄコンバータ７０９はアナログ−デジタル変換を行う手段、Ｄ／Ａコンバータ７１０はデジタル−アナログ変換を行う手段である。
【００１８】
また、図１３は能動型騒音低減装置７００の騒音制御部７０２の構成を示す図であり、図に示すように、７０２ａは適応フィルタ、７０２ｂは係数更新器、７０２ｃ、７０２ｄは伝達特性模擬部、７０２ｅは加算器である。
【００１９】
また、図１４は能動型騒音低減装置７００のオフライントレーニング部７０３の構成を示す図であり、図において、図１３と同一名称は同一部で、ノイズ発生器７０３ａは適応フィルタ７０３ｂにノイズを出力する手段、７０３ｅはＲＯＭである。さらに、図１５は能動型騒音低減装置７００のオフライントレーニング部７０３の第２例の構成を示す図であり、図において、図１３および１４と同一名称は同一部で、７０３ｆはＥＥＰＲＯＭである。
【００２０】
以上のような構成を有する従来の技術による能動型騒音低減装置の動作について、以下、説明を行う。
【００２１】
はじめに、スイッチ７０５ａ、７０５ｂは騒音制御部７０２を接続しているものとする。自動車室内でエンジン音などの騒音が発生すると、マイクロホン７０１は該騒音を検出して、これを検出信号としてアンプ７０７ａに出力する。アンプ７０７ａは検出信号を増幅し、次いでＬＰＦ７０８ａは検出信号の周波数帯域を制限して、高域成分を除去する。さらにＡ／Ｄコンバータ７０９は検出信号をデジタル信号に変換して、騒音制御部７０２へ出力する。
【００２２】
騒音制御部７０２は信号に所定の処理を行い、これを騒音制御信号として、Ｄ／Ａコンバータ７１０へ出力する。Ｄ／Ａコンバータは騒音制御信号をアナログ信号に再変換する。ＬＰＦ７０８ｂは、アナログ信号となった騒音制御信号から高域成分を取り除く。アンプ７０７ｂは制御信号の増幅を行い、スピーカ７０６はこれを騒音制御音として自動車室内に出力する。
【００２３】
騒音制御音はマイクロホン７０１の配置された個所の近傍で騒音と干渉を起こし、その結果干渉音を生成する。この干渉音はマイクロホン７０１によって検出され、上記の騒音と同様の処理を施され、新たな制御音としてスピーカ７０６から出力される。
【００２４】
このように、図１２に示す能動型騒音低減装置はフィードバック構成となっており、一連の動作を繰り返すことにより雑音の消去を行う。
【００２５】
次に、図１３を参照しながら、騒音制御部７０２における検出信号処理の動作を説明する。スイッチ７０５ａを介して入力した検出信号は、係数更新器７０２ｂと減算器７０２ｅとにそれぞれ入力される。
【００２６】
はじめに減算器７０２ｅ側の動作を説明する。減算器７０２ｅは、上述した検出信号と、伝達特性模擬部７０２ｄからの出力とを受けると、検出信号から、伝達特性模擬部７０２ｄからの出力を減算して、これを騒音信号として、適応フィルタ７０２ａと伝達特性模擬部７０２ｃとに出力する。
【００２７】
係数更新器７０２ｂでは、伝達特性模擬部７０２ｃから出力された信号とスイッチ７０５ａからの検出信号に基づき、スイッチ７０５ａからの検出信号を最小とするように適応フィルタ７０２ａのフィルタ係数を更新する。適応フィルタ７０２ａは、更新されたフィルタ係数と騒音信号との入力を受けると、これら信号を畳込み処理して騒音制御信号を生成し、スイッチ７０５ｂを介してＤ／Ａコンバータ７１０へ出力する。
【００２８】
ここで、騒音制御部７０２で用いられている伝達特性模擬部７０５ｃ、７０５ｄのフィルタ係数の同定について説明を行う。定期的指示部７０４は、タイマ、イグニッションスイッチ（ＩＧＳＷ）、Ａ／Ｄコンバータ７０９の出力に接続され、時間情報、エンジン停止情報、外部騒音レベルにより、定期的かつ自動的に同定する。同定時は、定期的指示部７０４からの信号により、スイッチ７０５ａ、７０５ｂはオフライントレーニング部７０３に接続される。
【００２９】
オフライントレーニング部７０３の動作を図１４および図１５を用いて詳しく説明する。図１４において、定期的指示部７０４から同定が許可されれば、ノイズ発生器７０３ａはテスト信号Ｗ（ｎ）をスイッチ７０５ｂを介してスピーカ７０６から再生すると共に、適応フィルタ７０３ｂと係数更新器７０３ｃへ入力する。適応フィルタ７０３ｂで信号処理されたテスト信号Ｗ（ｎ）Ｈｄ’が、減算器７０３ｄに入力される。
【００３０】
一方、スイッチ７０５ａを介してマイクロホン７０１で検出したテスト信号Ｗ（ｎ）Ｈｄが減算器７０３ｄに入力すると、減算器７０３ｄは、該テスト信号Ｗ（ｎ）Ｈｄから適応フィルタ７０３ｂからの入力であるテスト信号Ｗ（ｎ）Ｈｄ’を減算し、減算結果Ｗ（ｎ）（−Ｈｄ’＋Ｈｄ）を係数更新器７０３ｃに入力する。係数更新器７０３ｃは、ノイズ発生器７０３ａからのテスト信号Ｗ（ｎ）と減算器７０３ｄからの信号Ｗ（ｎ）（−Ｈｄ’＋Ｈｄ）の入力をうけると、これら信号に基づき、減算器７０３ｄからの信号Ｗ（ｎ）（−Ｈｄ’＋Ｈｄ）を最小にするように適応フィルタ７０３ｂの係数を更新する。更新された適応フィルタ７０３ｂの係数を伝達特性模擬部７０２ｃ、７０２ｄに入力する。
【００３１】
このように、騒音制御部７０２で使用する伝達特性模擬部７０２ｃ、７０２ｄのフィルタ係数が同定されることになるが、同定を始める係数更新器７０３ｃの初期値をＲＯＭ７０３ｅに予め記憶された係数とすることにより、同定時間を短くすることができる。さらに、図１５に示すように、ＲＯＭ７０３ｅをＥＥＰＲＯＭ７０３ｆに置き換えることにより、適応フィルタ７０３ｂで同定した係数をＥＥＰＲＯＭ７０３ｆに記憶させて、次回同定時にその係数を初期値とすることにより、同定時間を短縮することができる。
【００３２】
上述した騒音制御部７０２の動作は、図１１または図１２に示した能動型騒音低減装置の技術である Filtered-x LMSアルゴリズムを基本として、検出マイクロホンを１つとしたフィードバック構成によるものであって、これにより、エンジン音のような周期的騒音を自動車室内で低減することができる。
【００３３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら図１１に示す従来の技術による能動型騒音低減装置においては、伝達特性同定の作業は車室内における乗員の有無あるいは乗員の意志に関わらず行われるため、乗員が乗車しているとき伝達特性同定が行われた場合、乗員は非常に耳障りなテスト信号を聞くことになってしまうという問題があった。
【００３４】
また、スピーカやマイクの不良などドアと窓の開閉状態以外の異常により、誤ったフィルタ係数に更新されてしまうと、その後の騒音制御動作を不安定なものとする問題点もあった。
【００３５】
さらに、能動騒音制御の対象となる騒音は、主に低周波領域を対象としているため、システムのサンプリング周波数が低めに設定されることが多く、必然的に同定時間はかなり長くなる傾向にある。そこでフィルタ係数を精度よく同定するためには長い同定時間が必要となり、乗員は長時間耳障りなテスト信号を聞くことに耐えねばならないという問題点があった。
【００３６】
加えて、テスト信号が大きすぎると乗員および車外の周囲環境に苦痛を与えるし、逆に小さすぎると暗騒音にマスキングされてしまい、精度のよい同定ができないという問題点もあった。
【００３７】
また、図１２に示す能動型騒音低減装置によれば、書換え可能なメモリにおいて、新たに同定した係数を以前の係数に上書きする構成として次回同定時の初期値とすることにより、同定した係数に誤差が多い場合や、正常に記憶されなかった場合など、係数異常により、精度よく、あるいは安定に騒音制御できないという問題点もあった。
【００３８】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、自動車室内に乗員がいないときに伝達特性の同定を行うことを可能とする能動型騒音低減装置を得ることを目的とする。
【００３９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、第１の本発明は、自動車室内の騒音と関連した参照信号を検出する参照信号検出器と、
前記参照信号を信号処理することにより、騒音を低減するための制御信号を出力する信号処理器と、
前記信号処理器の出力を再生するスピーカと、
誤差検出器と、
前記参照信号と前記誤差検出器からの検出信号とを用いて、前記誤差検出器の検出信号を最小とするように、前記信号処理器の係数を更新する係数更新器と、
前記スピーカから前記誤差検出器までの伝達特性を同定するモデル同定器とを備え、
前記モデル同定器は、自動車室内の乗員がいないこと又は乗員がいない可能性が高いと判定する判定手段を有し、該判定手段が自動車室内の乗員がいないこと又は乗員がいない可能性が高いと判定したときに前記同定を行い、
前記同定で求めた伝達特性を書き換え可能なメモリに記憶する構成とし、該伝達特性と予め不揮発性メモリに記憶しておいた伝達特性とを前記能動型騒音低減装置の制御中に選択可能としたことを特徴とする能動型騒音低減装置である。
また、第２の本発明は、前記参照信号検出器は自動車走行時の騒音を検出するものであって、
前記モデル同定器は、前記スピーカから前記参照信号検出器までの伝達特性も同定することを特徴とする第１の本発明の能動型騒音低減装置である。
また、第３の本発明は、前記誤差検出器または前記参照信号検出器からの信号が所定レベル以下のとき、前記同定を行うことを特徴とする第１の本発明の能動型騒音低減装置である。
また、第４の本発明は、前記判定手段は、乗員がいない可能性が高い時間帯であるか否かにより判定を行うことを特徴とする第１の本発明の能動型騒音低減装置である。
また、第５の本発明は、前記判定手段は、運転席のドアが開いてから閉じられることを検知することにより判定を行うことを特徴とする第１の本発明の能動型騒音低減装置である。
また、第６の本発明は、エンジンの起動回数を計測しておき、該計測回数が所定回数に達したときに前記同定を行うことを特徴とする第１の本発明の能動型騒音低減装置である。
また、第７の本発明は、前記判定手段は、キーシリンダにキーを挿し込んで回動させたことによるか、またはトランスミッタからのキーレスロック信号を受信したことによってドアがロックされたことを検出することにより判定することを特徴とする第１の本発明の能動型騒音低減装置である。
また、第８の本発明は、基準レベル設定器と、レベル比較器と、レベル調整器とをさらに備え、
前記基準レベル設定器は、ある所定の強さの信号である基準レベル信号を出力し、
前記レベル比較器は、前記基準レベル信号と前記誤差検出器の検出信号との入力を受け、前記基準レベル信号と前記誤差検出器の検出信号のレベルとを比較した結果を比較信号として出力し、
前記レベル調整器は、前記比較信号に基づいて、前記不揮発性メモリに記憶しておいた伝達特性のレベルのみを調整し、調整後の前記伝達特性を前記書き換え可能なメモリに書き込むことを特徴とする第１の本発明の能動型騒音低減装置である。
また、第９の本発明は、前記同定時にモデル同定器から出力されるテスト信号は、自然界に存在する環境音を用いたことを特徴とする第１の本発明の能動型騒音低減装置である。
【００４２】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１による能動型騒音低減装置の構成を示す図である。図に示すように、能動型騒音低減装置１００において、マイクロホン１ａは自動車室内の騒音を検出して適応フィルタ２およびフィルタ係数更新手段１１０へ入力する手段である。スイッチ１０は、フィルタ係数更新手段１１０または伝達特性同定手段１２０からの出力を、同定動作制御手段１１の制御によってスピーカ５へ入力する手段である。マイクロホン１ｂは、自動車室内の音の入力を、フィルタ係数更新手段１１０または伝達特性同定手段１２０へ入力するための手段である。
【００４３】
次に、フィルタ係数更新手段１１０において、Ｆｘフィルタ３は騒音制御のためのフィルタ係数を格納しており、マイクロホン１ａからの入力をこのフィルタ係数により処理してＬＭＳ演算器４に入力する手段である。ＬＭＳ演算器４は、Ｆｘフィルタ３およびマイクロホン１ｂからの入力の処理を行い、適応フィルタ２へ入力する手段である。
【００４４】
また、伝達特性同定手段１２０において、テスト信号発生器６はテスト信号を発生して適応フィルタ７およびＬＭＳ演算器８へ出力する手段である。適応フィルタ７はテスト信号およびＬＭＳ演算器８からの入力を受けてフィルタ係数を生成し、Ｆｘフィルタ３へ出力する手段である。減算器９はマイクロホン１ｂおよび適応フィルタ７からの信号を減算して、その結果をＬＭＳ演算器８へ出力する手段である。
【００４５】
なお、上記の構成において、マイクロホン１ａは請求項記載の参照信号検出器、適応フィルタ２は請求項記載の信号処理器、マイクロホン１ｂは請求項記載の誤差検出器、ＬＭＳ演算器４は請求項記載の係数更新器、伝達特性同定手段１２０は請求項記載のモデル同定器、同定動作制御手段１１は請求項記載の判定手段にそれぞれ相当するものである。
【００４６】
次に、図２は、能動型騒音低減装置１００の同定動作制御手段１１の内部構成を示す図である。図に示すように、同定動作許可判定器１２は図１に示したスイッチ１０に接続した手段である。車速センサ１３は自動車の速度を測定する手段、エンジン停止センサ１４はエンジンが停止しているか動作しているかを検出する手段、エンジン起動カウンタ１５はエンジンの起動回数を計数する手段、着座センサ１６は自動車室内の座席に設けられた手段、同定スイッチ１７は利用者によってオンオフが切り替えられる装置、開閉状態検出センサ１８は自動車室内の乗車席やトランクのドアの開閉状態を検出する手段、騒音レベル＆誤差信号レベル検出器１９はマイクロホン１ａおよび１ｂを用いて、自動車室内の騒音信号および誤差信号のレベルを検出する手段、タイマ２０は時間を計測する手段、走行距離カウンタ２１は自動車の走行距離を検出する手段で、１３〜２１の各手段および各装置はいずれも同定動作許可判定器１２に対してそれぞれ独立に接続している。
【００４７】
以上の構成を有する、本発明の実施の形態１による能動型騒音低減装置の動作について、以下説明を行う。
【００４８】
はじめに、騒音制御動作について説明する。このとき同定動作制御手段１１は、スイッチ１０を端子ａの方に接続するよう制御を行う。次にマイクロホン１ａは、自動車室内の騒音を検出する。マイクロホン１ａによって検出された騒音は、騒音信号として適応フィルタ２およびＦｘフィルタ３にそれぞれ出力される。
【００４９】
適応フィルタ２は、騒音信号の入力を受けると、これにフィルタ係数を畳み込んで制御信号を生成してこれをスピーカ５へ出力する。
【００５０】
適応フィルタ２からの制御信号は、スイッチ１０を介し、スピーカ５へ入力する。スピーカ５は、制御信号を実際の音である制御音として自動車室内に出力する。
【００５１】
自動車室内では、制御音と、騒音源から発生した騒音とが干渉を起こして、新たな音波信号が生成される。マイクロホン１ｂは、この音波信号を検出すると、これを誤差信号としてＬＭＳ演算器４へ出力する。
【００５２】
一方、Ｆｘフィルタ３は、騒音信号の入力を受けると、これとフィルタ係数との畳み込み演算を行い、得られた信号をＬＭＳ演算器４に出力する。
【００５３】
ＬＭＳ演算器４は、Ｆｘフィルタ３から入力した信号と、マイクロホン１ｂから入力した誤差信号とを受けると、これら信号に基づき、誤差信号のレベルを最小とするように適応フィルタ２のフィルタ係数を更新するための係数更新信号を生成し、適応フィルタ２へ出力する。適応フィルタ２は、係数更新信号の入力を受けると、格納しているフィルタ係数を更新する。以上の動作を繰り返して行うことにより、自動車室内の騒音を消去することができる。
【００５４】
以上の騒音制御動作において、Ｆｘフィルタ３には、スピーカ５からマイクロホン１ｂまでの伝達特性があらかじめ同定され、フィルタ係数として設定されている。この同定の動作は伝達特性同定手段１２０を構成する、テスト信号発生器６、適応フィルタ７、ＬＭＳ演算器８および減算器９によって行われるものであり、従来の技術による能動型制御装置と同様にFiltered-x LMSアルゴリズムに基づいている。以下、伝達特性同定手段１２０による、伝達特性の同定について説明を行う。
【００５５】
はじめに、同定動作制御手段１１はスイッチ１０を端子ｂに接続するよう制御を行う。次いで、テスト信号発生器６はテスト信号であるホワイトノイズを発生し、スピーカ５、適応フィルタ７およびＬＭＳ演算器８へそれぞれ出力する。
【００５６】
スピーカ５は、ホワイトノイズの入力を受けると、これを自動車室内に出力する。マイクロホン１ｂはホワイトノイズを検出すると、これを検出信号として、減算器９に出力する。
【００５７】
一方、適応フィルタ７は、ホワイトノイズの入力を受けると、これを処理して減算器９に出力する。減算器９は、検出信号および適応フィルタ７から出力した信号を受けると、検出信号から適応フィルタ７の出力を減算し、その結果をＬＭＳ演算器８に出力する。
【００５８】
ＬＭＳ演算器８は、ホワイトノイズと、先の減算結果との入力を受けると、これら信号に基づき、減算結果を最小にするように適応フィルタ７のフィルタ係数を更新するための信号を生成し、適応フィルタ７へ出力する。
【００５９】
適応フィルタ７はＬＭＳ演算器８からの信号入力を受けると、スピーカ５からマイクロホン１ｂまでの伝達特性を同定してフィルタ係数として設定し、これをＦｘフィルタ３に出力する。ただし、このとき、適応フィルタ７の初期値は０となっている。
【００６０】
最後に、Ｆｘフィルタ３はフィルタ係数を格納して、フィルタ係数の設定は完了する。
【００６１】
次に、同定動作制御手段１１による、伝達特性同定動作の制御動作について説明を行う。図３および図４は、同定動作制御手段１１の動作手順を示すフローチャートで、以下、図２、３および４を参照しながら、同定動作制御手段１１の動作を説明する。
【００６２】
はじめに、図３に示すステップ１において、同定動作許可判定器１２は、エンジン停止センサ１４の信号からエンジンが停止したかどうかを判定する。エンジンが停止したと判断すると、ステップ２へ進む。
【００６３】
ステップ２において、同定動作許可判定器１２は、騒音信号レベル＆誤差信号レベル検出器１９の信号から、マイクロホン１ａが検出した騒音信号およびマイクロホン１ｂが検出した誤差信号がそれぞれ所定レベル以下であるかどうかを判定する。所定レベル以下であると判断すると、ステップ３へと進む。
【００６４】
ステップ３において、同定動作許可判定器１２は、開閉状態検出センサ１８の信号から、自動車の、少なくとも１つのドアが一旦開いた後に閉じられたかどうかを判定する。上記の状態であると判断すると、ステップ４へと進む。
【００６５】
ステップ４において、同定動作許可判定器１２は、開閉状態検出センサ１８の信号から、車外からドアをキーロックされたかどうかを判定する。開閉状態検出センサ１８が検出する信号としては、キーシリンダにキーが挿し込まれ回動したことを検知する信号、またはトランスミッタからのキーレスロック信号が用いられる。キーロックが車外からされたと判断すると、ステップ５へと進む。
【００６６】
ステップ５において、同定動作許可判定器１２は、さらに同定スイッチ１７がオンになっているかオフになっているかを検知する。同定スイッチ１７がオンになっていることを検知すると、以下の動作条件がそろったことになる。すなわち、「エンジンが停止して、車室内暗騒音レベルは所定値以下となっており、ドアが１度開いてから閉じ、そしてドアが外部からロックされたので、おそらく運転手は降車し、さらに運転手の意志の下で伝達特性の同定は許可されている」という条件が満たされたこととなり、この条件に基づいて同定動作許可判定器１２は、自動車室内に乗員はいないとの判断を下し、スイッチ１０を端子ｂに接続するようにする。
【００６７】
スイッチ１０が端子ｂと接続されると、先に説明した伝達特性の同定が行われ、Ｆｘフィルタ３のフィルタ係数が設定される。
【００６８】
次に、同定動作制御手段１１の動作条件の第２例を、図４を参照しながら説明する。
【００６９】
はじめに、図４に示すステップ６において、同定動作許可判定器１２は、エンジン起動カウンタ１５の信号からエンジンの起動あるいは停止回数が所定回数に達しているかどうかを判定する。所定回数に達していると判断すると、ステップ７へ進む。
【００７０】
ステップ７において、同定動作許可判定器１２は、車速センサ１３の信号から、自動車が停止状態にあるかどうかを判定する。自動車が停止状態であると判断すると、ステップ８へと進む。
【００７１】
ステップ８において、同定動作許可判定器１２は、タイマ２０より自動車室内の時刻を検出し、現在時刻が夜間であるかどうかを判定する。夜間であると判断すると、ステップ９へと進む。
【００７２】
最後にステップ９において、同定動作許可判定器１２は、着座センサ１６の信号から、自動車室内に乗員がいないかどうかの判定を行う。乗員がいないと判定すると、以下の判定条件がそろったことになる。すなわち、「所定回数自動車を使用したところで、自動車は停止しており、時間が十分経過して夜間であってさらに自動車室内には乗員はいない」との条件が満たされたこととなり、同定動作許可判定器１２は、この条件に基づいて、スイッチ１０を端子ｂに接続して、Ｆｘフィルタ３のフィルタ係数設定のための伝達特性の同定を開始する。
【００７３】
このように、本発明の実施の形態１の能動型騒音低減装置によれば、同定動作制御手段１１が、各種センサを用いて自動車室内の乗員の有無を判定した後に、伝達同定の動作を行わせるようにしたことにより、自動車の利用者が自動車室内にいないときにテストを行い、該利用者がテスト信号であるホワイトノイズを耳にする可能性を極力低減することができる。
【００７４】
また、本実施の形態１の能動型騒音低減装置によれば、Ｆｘフィルタ３の係数を再同定可能としたことにより、スピーカ５やマイクロホン１ｂの経年変化などに対応して係数を改めることができるため、常にＦｘフィルタ３に格納した係数を精度よく求めることができるので、消音効果を常に良好な水準で保つことができる。
【００７５】
また、同定動作制御手段１１の同定開始条件は、本実施の形態においては、図３および図４のフローチャートとして示したが、同定開始条件は、もちろんこれらに限定されるものではなく、車速センサ１３、エンジン停止センサ１４、エンジン起動カウンタ１５、着座センサ１６、同定スイッチ１７、開閉状態検出センサ１８、騒音信号レベル＆誤差信号レベル検出器１９、タイマ２０、走行距離カウンタ２１からの情報を、利用状況に応じて適宜組み合わせることにより、車室内の乗員の有無を判定できるようにすればよい。
【００７６】
また、着座センサ１６の具体的な一例としては、図５（ａ）（ｂ）および図６に示すように、自動車の各座席の座部内に設置されている圧力センサ１６ａ〜１６ｄと、各座席の背部内に設置されている圧力センサ１６ｅ〜１６ｈと、各座席頭上の天井部内に設置されている赤外線センサ１６ｉ〜１６ｌと、各座席横のドア部内に設置されている赤外線センサ１６ｍ〜１６ｐとから構成されたものがある。
【００７７】
このような構成を有する着座センサ１６においては、圧力センサ１６ａ〜１６ｄおよび１６ｅ〜１６ｈが座席に加えられる圧力を検知せず、また、赤外線センサ１６ｅ〜１６ｈおよび１６ｍ〜１６ｐが車内に異物を検知しない旨の情報が得られた場合、同定動作許可判定器１２は自動車室内に乗員がいないという判断を行う。ここで、着座センサ１６として上述の圧力センサおよび赤外線センサ１６ａ〜１６ｐのすべてが必要であるというわけではなく、利用状況に応じて圧力センサ１６ａ〜１６ｈのみ、座部内圧力センサ１６ａ〜１６ｄのみ、あるいは赤外線センサ１６ｉ〜１６ｐのみなどというふうに、各センサの種類、個数、および設置個所を適宜に選択、組み合わせて用いればよい。
【００７８】
また、本実施の形態１では、エンジン起動カウンタ１５は、エンジンの起動回数を計測するものとしたが、能動型騒音低減装置１００自体の起動回数を計測してもよい。
【００７９】
また、本実施の形態１では、テスト信号発生器６より出力するテスト信号は、ホワイトノイズとしたが、これに限定するものではなく、波の音や風の音などの環境音や一般の音楽でもよい。
【００８０】
また、本実施の形態１においては、テスト信号のレベルについて特に具体的な規定を行わなかったが、テスト信号は、騒音信号レベル＆誤差信号レベル検出器１９で検出した騒音信号レベルおよび誤差信号レベルと比較して、フィルタ係数同定に必要な最小限のレベルとなるように調整することができる。これにより、自動車外部に漏れるテスト信号音を最小限に抑えると共に、常に必要とされるＳ/Ｎ比（暗騒音レベルとテスト信号レベルの比）を確保できるので精度のよい伝達特性を得られ、良好なフィルタ係数を同定できる。
【００８１】
また、本実施の形態では騒音制御動作で使用する適応フィルタ２およびＬＭＳ演算器４と、同定動作で使用する適応フィルタ７およびＬＭＳ演算器８をそれぞれ別個に構成されているように説明したが、これは１つの適応フィルタと１つのＬＭＳ演算器を共用した構成として、騒音制御動作と同定動作とに応じて使い分けて用いるようにしてもよく、これにより、演算量やメモリ容量を削減することができる。
【００８２】
なお、本実施の形態１において言及した誤差信号は、請求項記載の検出信号に相当するものである。
（実施の形態２）
図７は本発明の実施の形態２による能動型騒音低減装置の構成を示す図である。図に示すように、図１と同一名称は同一部で、伝達特性同定手段１３０は、実施の形態１の伝達特性同定手段１２０にフィルタ係数記憶手段１３０ａを付加した手段である。またフィルタ係数記憶手段１３０ａにおいて、スイッチ１０ｂは同定動作制御手段１１によって制御される手段、書換え可能なメモリ（ＥＥＰＲＯＭ）２２と不揮発性メモリ（ＲＯＭ）２３とは、Ｆｘフィルタ３と適応フィルタ７との間に、スイッチ１０ｂを介して選択的に接続できるよう配置されている手段である。
【００８３】
以上のような構成を有する本実施の形態２による能動型騒音低減装置について、以下その動作について説明する。
【００８４】
本実施の形態２の能動型騒音低減装置２００の動作は、基本的には本実施の形態１と同様であり、以下、通常の騒音制御の動作および、Ｆｘフィルタ３のフィルタ係数を設定するための伝達特性同定の動作のそれぞれについて、本実施の形態１との相違点を中心に説明を行う。
【００８５】
はじめに、同定動作制御手段１１は、スイッチ１０ａを端子ｂに、また、スイッチ１０ｂを端子ｃにそれぞれ接続して、伝達特性同定の動作を実行させる。これ以後、適応フィルタ７におけるフィルタ係数の設定までは、本実施の形態１と同様に行われる。
【００８６】
次に、適応フィルタ７で設定されたフィルタ係数は、ＥＥＰＲＯＭ２２に出力、記憶される。一方、ＲＯＭ２３には、予めスピーカ５からマイクロホン１ｂまでの伝達特性を同定した所定の値のフィルタ係数が記憶されている。
【００８７】
次に、騒音制御動作について説明する。同定動作制御手段１１はスイッチ１０ｂをｃ側に接続すると、Ｆｘフィルタ３にはＥＥＰＲＯＭ２２に記憶されたフィルタ係数が格納される。この場合は、本実施の形態１と同様の騒音制御が実行され、Ｆｘフィルタ３に常に最新のフィルタ係数を格納するようにして、騒音制御を精度よく安定に実行することができる。
【００８８】
次に、同定動作制御手段１１がスイッチ１０ｂを端子ｄに接続すると、ＲＯＭ２３に予め記憶されたフィルタ係数がＦｘフィルタ３に格納される。騒音制御動作において、ＥＥＰＲＯＭ２２に記憶したフィルタ係数が、実際の伝達特性と異なる特性のフィルタ係数であったり、フィルタ係数に含まれるデータにエラーがあるなどの異常があった場合、騒音制御動作に悪影響を与えるおそれがあるが、ＲＯＭ２３に記憶されたフィルタ係数は定数であるので、騒音制御動作に極端に悪影響を及ぼすことはない、
したがって、たとえＥＥＰＲＯＭ２２が記憶しているフィルタ係数に不具合があったとしても、同定動作制御手段１１が、スイッチ１０ｂの切り替えを行うことにより、ＲＯＭ２３からあらかじめ定めたフィルタ係数を格納させてやることで、異常動作を回避して、良好な騒音制御動作を実行することができる。
【００８９】
また、スピーカ５からマイクロホン１ｂまでの伝達特性を再同定する場合、通常、適応フィルタ７はいったん初期化されるが、ＲＯＭ２３に記憶されたフィルタ係数を初期値として設定することにより、ＲＯＭ２３のフィルタ係数からの変化分のみを計測することで伝達特性の同定を行うことができ、同定時間を短縮することができる。
【００９０】
なお、本実施例ではＥＥＰＲＯＭ２２とＲＯＭ２３の二つのメモリを使用する構成としたが、ＥＥＰＲＯＭ２２だけを用いて、ＲＯＭ２３に予め記憶されているフィルタ係数をＥＥＰＲＯＭ２２のある領域に記憶しておき、再同定時には、その領域以外に新たなフィルタ係数を記憶するようにしてもよい。つまり、ＥＥＰＲＯＭ２２内に、読み出し専用の領域と読み書き可能な領域を分離して使用する構成としてもよい。
（実施の形態３）
図８は本発明の実施の形態３による能動型騒音低減装置の構成を示す図である。図において、図１および図７と同一名称は同一部で、伝達特性同定手段１４０において、基準レベル設定器２４はある信号の所定のレベルを記録している手段である。また、レベル比較器２５は基準レベル設定器２４およびマイクロホン５ｂからの入力を受ける手段である。さらにレベル調整器２６はＲＯＭ２３に記録されたフィルタ係数を取得するための手段である。
【００９１】
以上のような構成を有する本実施の形態３による能動型騒音低減装置について、以下その動作について説明する。
【００９２】
はじめに、予めＦｘフィルタ３にスピーカ５からマイクロホン１ｂまでの伝達特性が同定されており、フィルタ係数として設定されているものとして、騒音制御動作を行う場合は、本実施の形態１および２の騒音制御動作と同様の動作を行う。
【００９３】
次に、Ｆｘフィルタ３で用いられるフィルタ係数を設定するための、伝達特性の同定動作について説明を行う。はじめに、同定動作制御手段１１はスイッチ１０をｂ側に接続するよう制御を行う。次いで、テスト信号発生器６はテスト信号であるホワイトノイズを発生し、スピーカ５へそれぞれ出力する。スピーカ５は、ホワイトノイズの入力を受けると、これを自動車室内に出力する。マイクロホン１ｂはホワイトノイズを検出すると、これを検出信号としてレベル比較器２５へ入力する。
【００９４】
一方、基準レベル設定器からはある所定の強さの信号である基準レベル信号がレベル比較器２５へ入力する。
【００９５】
レベル比較器２５は、基準レベル信号と、検出信号との入力を受けると、両者のレベルを比較して、その結果を比較信号としてレベル調整器２６へ入力する。
【００９６】
レベル調整器２６には、ＲＯＭ２３から予め記憶されているフィルタ係数が格納されているが、レベル調整器２６は、比較信号の入力を受けると、これに基づいて格納されたフィルタ係数のレベルのみを調整し、このレベルを調整されたフィルタ係数をＥＥＰＲＯＭ２２に書き込む。これ以後の動作は、本実施の形態２の能動型騒音低減装置と同様に行われ、Ｆｘフィルタ３にフィルタ係数が格納される。
【００９７】
このように、本発明の実施の形態３の能動型騒音低減装置によれば、フィルタ係数同定のための手段を、基準レベル設定器２４、レベル比較器２５、レベル調整器２６から構成し、ＲＯＭ２３に記憶されたフィルタ係数を基にしてそのレベルのみを調整することにより、伝達特性の同定を極めて短時間で行うことができる。
【００９８】
また、スピーカ５およびマイクロホン１ｂは経年変化によって特性が変動するものであるが、騒音制御動作に影響を与えるのは主にレベルのみの変動であるため（騒音制御が不可能となるほど位相が変化することは希である）、本実施の形態３の能動型騒音低減装置によれば、スピーカやマイクロホンの特性が変化した場合でも精度のよい騒音制御を実行することができる。
【００９９】
なお、本実施の形態３では、ＲＯＭ２３とＥＥＰＲＯＭ２２とは別個の構成としたが、これは本実施の形態２と同様に、ＥＥＰＲＯＭ２２内に、読み出し専用の領域と読み書き可能な領域を分離して使用する構成としてもよく、この場合、レベル調整器２６はＥＥＰＲＯＭ２２に対してフィルタ係数の読み出しおよび書き込みを行う。
（実施の形態４）
図９は本発明の実施の形態４による能動型騒音低減装置の構成を示す図である。図に示すように、図１および図７と同一名称は同一部で、フィードバックキャンセル手段１５０は、伝達特性同定手段１４０ａと同様の構成に加えて、さらにフィードバックキャンセラ２７をスイッチ１０ａと減算器２８との間に接続するように設けるとともに、減算器２８をマイクロホン１ａと、適応フィルタ２およびＦｘフィルタ３との間に配置した手段である。
【０１００】
以上のような構成を有する本実施の形態４の能動型騒音低減装置の動作について、以下に説明を行う。
【０１０１】
はじめに騒音制御動作について説明する。本実施の形態１と同様にして、マイクロホン１ａは騒音を検出すると、これを騒音信号として、減算器２８を介して適応フィルタ２およびＦｘフィルタ３へ入力する。適応フィルタ２は騒音信号から制御信号を生成すると、スイッチ１０を介してスピーカ５に出力し、スピーカ５は制御信号を制御音として自動車室内へ出力する。
【０１０２】
このとき、スピーカ５から出力した制御音が、マイクロホン１ａへ音響フィードバックを起こしている場合、スピーカ５からの制御音は伝達特性Ｈを持つものとしてマイクロホン１ａで検出される。すなわち、マイクロホン１ａにおいては、騒音源からの騒音と、スピーカ５からの制御音とが混ざって検出されることになる。
【０１０３】
一方、適応フィルタ２から出力された制御信号は、スイッチ１０ａを介してフィードバックキャンセラ２７にも入力する。このフィードバックキャンセラ２７には、予めスピーカ５からマイクロホン１ａまでの伝達特性が同定されてフィルタ係数として設定されており、フィードバックキャンセラ２７は、このフィルタ係数を用いて制御信号の畳込み処理を行い、減算器２８へ出力する。
【０１０４】
減算器２８は、フィードバックキャンセラ２７の入力を受けると、マイクロホン１ａで検出した騒音から上記の入力を減算して、騒音信号から音響フィードバック分を取り除く。これにより減算器２８から出力する信号は、騒音源からの騒音信号だけになる。
【０１０５】
なお、スピーカ５からの制御音の出力、マイクロホン５ｂによる誤差信号の検出以降の動作は、本実施の形態２と同様にして行われる。
【０１０６】
次に伝達特性同定の動作を説明する。
【０１０７】
本実施の形態４による能動型騒音低減装置４００の伝達特性同定の動作は、伝達特性同定手段１４０ａによるスピーカ５−マイクロホン１ｂ間の伝達特性の同定と、フィードバックキャンセル手段１４０ｂによるスピーカ５−マイクロホン１ａ間の伝達特性の同定とに分けられるが、伝達特性同定手段１４０ａの動作は、本実施の形態２による能動型騒音低減装置の伝達特性同定手段１３０と同様に行われるので、この説明は省略し、以下、フィードバックキャンセル手段１４０ｂによるスピーカ５−マイクロホン１ａ間の伝達特性の同定動作を説明する。
【０１０８】
はじめに、これまでの実施の形態と同様、同定動作制御手段１１はスイッチ１０ａを端子ｂに接続するよう制御を行う。次にテスト信号発生器６はテスト信号であるホワイトノイズを、スピーカ５を介して出力する。スピーカ５から出力されたホワイトノイズは、マイクロホン１ａで検出され、減算器９ｂに入力する。
【０１０９】
一方、テスト信号発生器６から出力されたホワイトノイズは、適応フィルタ７ｂおよびＬＭＳ演算器８ｂに入力される。適応フィルタ７ｂは、ホワイトノイズを処理してこれを制御信号として減算器９ｂへ出力する。減算器９ｂは、マイクロホン１ｂの検出信号から適応フィルタ７ｂの出力を減算し、その結果をＬＭＳ演算器８ｂに入力する。
【０１１０】
ＬＭＳ演算器８ｂは、ホワイトノイズと、上記の減算結果との入力を受けると、これら信号に基づき、減算結果を最小にするように適応フィルタ７ｂのフィルタ係数を更新するための信号を生成し、適応フィルタ７ｂへ出力する。適応フィルタ７ｂは、ＬＭＳ演算器８ｂからの入力を受けると、これに基づきフィルタ係数を更新する。
【０１１１】
このようにして、スピーカ５−マイクロホン１ａ間の伝達特性が同定されると、これを元に設定されたフィルタ係数は適応フィルタ７ｂに格納される。このフィルタ係数をさらにＥＥＰＲＯＭ２２ｂに記憶して、フィードバックキャンセラ２７のフィルタ係数として設定する。
【０１１２】
以上のように、本実施の形態４の能動型騒音低減装置によれば、スピーカ５からマイクロホン１ａへの音響フィードバックが存在するときにも、フィードバックキャンセラ２７と減算器２８により、マイクロホン１ａで検出した信号からスピーカ５からの制御信号を除去し、騒音源からの騒音信号だけを検出することができ、良好な騒音制御を行うことができる。
【０１１３】
なお、上記の動作によれば、フィルタ係数はフィードバックキャンセル手段１５０を動作させることによって取得したが、これはもちろん、実施の形態２の伝達特性同定手段１３０と同様に、ＲＯＭ２３ｂに記録されている、定数のフィルタ係数をフィードバックキャンセラ２７に出力するようにしてもよい。
【０１１４】
また、フィードバックキャンセル手段１５０は、ここでは実施の形態２の伝達特性同定手段１３０と同等の構成としたが、これは実施の形態３の伝達特性同定手段１４０と同様に、基準レベル設定器、レベル比較器およびレベル調整器を備えた構成として、伝達特性のレベル変化のみを同定してフィルタ係数をする設定するものとしてもよい。また、実施の形態１の伝達特性同定手段１２０と同様に、適応フィルタ７ｂから出力したフィルタ係数を、直接フィードバックキャンセラ２７に格納するようにしてもよい。
（実施の形態５）
図１０は本発明の実施の形態５の能動型騒音低減装置の構成を示す図である。図に示すように、能動型騒音低減装置５００において、図１および図９と同一名称は同一部であり、スイッチ１０ｃは同定動作制御手段１１によって制御される、テスト信号発生器６の出力先を切換えるための手段である。本実施の形態５の能動型騒音低減装置は、騒音検出器として一対のマイクロホン１ａ、１ｃ、出力器としてスピーカ５ａ、５ｂおよび誤差信号検出器としてマイクロホン１ｂ、１ｄを備えていて、２つの騒音源から発生する騒音を、２つの制御音により消音するようにしたものである。
【０１１５】
以上のように構成された本実施の形態５の能動型騒音低減装置５００の動作を以下に説明する。
【０１１６】
まず騒音制御動作について説明する。基本的な動作は本実施の形態１と同様にして行われるが、騒音検出はマイクロホン１ａ、１ｃにおいて平行して行われる。
【０１１７】
はじめに、同定動作制御手段１１は、スイッチ１０ａおよび１０ｂを、いずれも端子ａに接続するようにする。次いでマイクロホン１ａは騒音を検出すると、これを騒音信号として、減算器２８ａを介して適応フィルタ２ａ、２ｂおよびＦｘフィルタ３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄへ入力する。適応フィルタ２ａ、２ｂは騒音信号から制御信号を生成すると、加算器３０ａ、加算器３０ｂへそれぞれ入力する。
【０１１８】
一方、マイクロホン１ｃは騒音を検出すると、これを騒音信号として、減算器２８ｂを介して適応フィルタ２ｃ、２ｄおよびＦｘフィルタ３ｅ、３ｆ、３ｇ、３ｈへ入力する。適応フィルタ２ｃ、２ｄは騒音信号から制御信号を生成すると、加算器３０ａ、加算器３０ｂへそれぞれ入力する。
【０１１９】
加算器３０ａは、適応フィルタ２ａ、２ｃから入力した制御信号を加算して、スイッチ１０ａを介してスピーカ５ａへ出力する。スピーカ５ａは制御信号を制御音として自動車室内へ出力する。
【０１２０】
また、加算器３０ｂは、適応フィルタ２ｂ、２ｄから入力した制御信号を加算して、スイッチ１０ｂを介してスピーカ５ｂへ出力し、スピーカ５ｂは制御信号を制御音として自動車室内へ出力する。
【０１２１】
ところで上述の動作においては、マイクロホン１ａおよび１ｃのいずれも、スピーカ５ａおよび５ｂからの制御音を検出して音響フィードバックを生ずるおそれがある。以下、その場合の音響フィードバックの処理について、騒音検出側のマイクロホン毎に説明する。
【０１２２】
はじめに、マイクロホン１ａがスピーカ５ａからの制御音によって音響フィードバックを起こしている場合は、加算器３０ａを介して出力された制御信号は、スピーカ５ａに入力する一方、フィードバックキャンセラ２７ａにも入力している。このフィードバックキャンセラ２７ａには、予めスピーカ５ａからマイクロホン１ａまでの伝達特性が同定されてフィルタ係数として設定されており、フィードバックキャンセラ２７は、このフィルタ係数を用いて制御信号の畳込み処理を行い、減算器２８ａへ出力する。
【０１２３】
減算器２８ａは、フィードバックキャンセラ２７の入力を受けると、マイクロホン１ａで検出した騒音から上記の入力を減算して、騒音信号からスピーカ５ａに起因する音響フィードバック分を取り除く。これにより減算器２８から出力する信号は、騒音源からの騒音信号だけになる。
【０１２４】
次に、マイクロホン１ａがスピーカ５ｂからの制御音によって音響フィードバックを起こしている場合は、加算器３０ｂを介して出力された制御信号は、スピーカ５ｂに入力する一方、フィードバックキャンセラ２７ｂにも入力している。このフィードバックキャンセラ２７ｂには、予めスピーカ５ｂからマイクロホン１ａまでの伝達特性が同定されてフィルタ係数として設定されており、フィードバックキャンセラ２７ｂは、このフィルタ係数を用いて制御信号の畳込み処理を行い、減算器２８ａへ出力する。減算器２８ａは、フィードバックキャンセラ２７ａの場合と同様に、フィードバックキャンセラ２７ｂの入力を受けると、マイクロホン１ａで検出した騒音から上記の入力を減算して、騒音信号からスピーカ５ｂに起因する音響フィードバック分を取り除く。
【０１２５】
一方、マイクロホン１ｃがスピーカ５ａからの制御音によって音響フィードバックを起こしている場合は、フィードバックキャンセラ２７ｃ、減算器２８ｂが上記フィードバックキャンセラ２７ａ、減算器２８ａと同様の動作を行って、騒音信号から音響フィードバック分を取り除く。また、マイクロホン１ｃがスピーカ５ｂからの制御音によって音響フィードバックを起こしている場合は、フィードバックキャンセラ２７ｄ、減算器２８ｂが上記フィードバックキャンセラ２７ｂ、減算器２８ａと同様の動作を行う。
【０１２６】
このように、フィードバックキャンセラ２７ａおよび２７ｂが動作することによって、減算器２８ａの出力は、騒音源からの騒音信号だけとなり、スピーカ５ａ、５ｂからは純粋な制御信号が制御音として自動車室内へ出力される。
【０１２７】
さて、自動車室内では、スピーカ５ａ、５ｂから出力した制御音と、２つの騒音源から発生した騒音とが干渉を起こして、新たな音波信号が生成される。この音波信号の検出は、マイクロホン１ｂ、１ｄにおいて平行して行われる。
【０１２８】
はじめに、マイクロホン１ｂは、上記の音波信号を検出すると、これを誤差信号としてＬＭＳ演算器４ａ、４ｃ、４ｅ、４ｇへ入力する。
【０１２９】
この一方で、Ｆｘフィルタ３ａ、３ｃ、３ｅ、３ｇは、マイクロホン１ａ、１ｂから騒音信号の入力を受けると、これとフィルタ係数との畳み込み演算を行い、得られた信号をＬＭＳ演算器４ａ、４ｃ、４ｅ、４ｇにそれぞれ入力する。
【０１３０】
ＬＭＳ演算器４ａ、４ｃ、４ｅ、４ｇは、それぞれＦｘフィルタ３ａ、３ｃ、３ｅ、３ｇから入力した信号と、上記の誤差信号とを受けると、これら信号に基づき、該誤差信号のレベルを最小とするように適応フィルタ２ａ、２ｂのフィルタ係数を更新するための係数更新信号を生成し、加算器２９ａ、２９ｂ、２９ｃ、２９ｄへそれぞれ入力する。
【０１３１】
次に、マイクロホン１ｂ側の動作を説明する。マイクロホン１ｂは、上記の音波信号を検出すると、これを誤差信号としてＬＭＳ演算器４ｂ、４ｄ、４ｆ、４ｈへ入力する。
【０１３２】
この一方で、Ｆｘフィルタ３ｂ、３ｄ、３ｆ、３ｈは、マイクロホン１ａ、１ｂから騒音信号の入力を受けると、これとフィルタ係数との畳み込み演算を行い、得られた信号をＬＭＳ演算器４ｂ、４ｄ、４ｆ、４ｈにそれぞれ入力する。
【０１３３】
ＬＭＳ演算器４ｂ、４ｄ、４ｆ、４ｈは、それぞれＦｘフィルタ３ｂ、３ｄ、３ｆ、３ｈから入力した信号と、上記の誤差信号とを受けると、これら信号に基づき、該誤差信号のレベルを最小とするように適応フィルタ２ａ、２ｂのフィルタ係数を更新するための係数更新信号を生成し、加算器２９ａ、２９ｂ、２９ｃ、２９ｄへそれぞれ入力する。
【０１３４】
次に、加算器２９ａは、ＬＭＳ演算器４ａ、４ｂから係数更新信号の入力を受けると、これらを加算して適応フィルタ２ａへ入力する。以下同様に、加算器２９ｂは、ＬＭＳ演算器４ｃ、４ｄからの係数更新信号の入力を、加算器２９ｃは、ＬＭＳ演算器４ｅ、４ｆからの係数更新信号の入力を、加算器２９ｄは、ＬＭＳ演算器４ｇ、４ｈからの係数更新信号の入力をそれぞれ加算して、適応フィルタ２ｂ、２ｃ、２ｄへそれぞれ入力する。
【０１３５】
最後に適応フィルタ２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄは、それぞれ加算器２９ａ、２９ｂ、２９ｃ、２９ｄより係数更新信号の入力を受けると、これに基づき格納しているフィルタ係数を更新する。
【０１３６】
以上の動作を繰り返して行うことにより自動車室内の騒音は消去される。
【０１３７】
次に、各適応フィルタおよびＦｘフィルタにて用いられるフィルタ係数を設定するための、各スピーカ−マイクロホン間の伝達特性同定の動作について説明を行う。
【０１３８】
はじめに、スピーカ５ａと、マイクロホン１ｂ、マイクロホン１ｄ、マイクロホン１ａおよびマイクロホン１ｃとの間の伝達特性同定の動作を説明する。同定制御手段１１は、スイッチ１０ｃを端子ｃに接続するよう制御を行ってスイッチ１０ｃを選択するとともに、スイッチ１０ａをｂ側に接続させる。
【０１３９】
次に、テスト信号発生器６はテスト信号であるホワイトノイズを、スピーカ５ａを介して出力する。スピーカ５ａから出力されたホワイトノイズは、マイクロホン１ｂ、１ｄで検出信号として、マイクロホン１ｂからは減算器９ａ、９ｃ、９ｅ、９ｇ、９ｉ、９ｋに、マイクロホン１ｄからは減算器９ｂ、９ｄ、９ｆ、９ｈにそれぞれ入力し、さらにマイクロホン１ａ、１ｃで雑音信号として、マイクロホン１ａからは減算器９ｉ、９ｊに、マイクロホン１ｃからは減算器９ｋ、９ｌにそれぞれ入力する。
【０１４０】
一方、テスト信号発生器６から出力されたホワイトノイズは、適応フィルタ７ａおよびＬＭＳ演算器８ａ、適応フィルタ７ｂおよびＬＭＳ演算器８ｂ、適応フィルタ７ｅおよびＬＭＳ演算器８ｅ、適応フィルタ７ｆおよびＬＭＳ演算器８ｆ、適応フィルタ７ｉおよびＬＭＳ演算器８ｉ、適応フィルタ７ｋおよびＬＭＳ演算器８ｋにもそれぞれ入力する。
【０１４１】
次に、上記の各部において、適応フィルタ７ａ、７ｂ、７ｅ、７ｆ、７ｉ、７ｋは、ホワイトノイズの入力を処理してこれを制御信号として、減算器９ａ、９ｂ、９ｅ、９ｆ、９ｉ、９ｋへそれぞれ出力する。さらに減算器９ａ、９ｂ、９ｅ、９ｆ、９ｉ、９ｋは、マイクロホン１ａ、１ｂ、１ｃの検出信号から適応フィルタ７ａ、７ｂ、７ｅ、７ｆ、７ｉ、７ｋの出力をそれぞれ減算し、その結果をＬＭＳ演算器８ａ、８ｂ、８ｅ、８ｆ、８ｉ、８ｋにそれぞれ出力する。
【０１４２】
ＬＭＳ演算器８ａ、８ｂ、８ｅ、８ｆ、８ｉ、８ｋは、それぞれテスト信号発生器６からのホワイトノイズと、上記の減算器９ａ、９ｂ、９ｅ、９ｆ、９ｉ、９ｋからの減算結果との入力を受けると、これら信号に基づき、減算結果を最小にするように適応フィルタ７ａ、７ｂ、７ｅ、７ｆ、７ｉ、７ｋのフィルタ係数を更新するための信号を生成し、適応フィルタ７ａ、７ｂ、７ｅ、７ｆ、７ｉ、７ｋへ出力する。最後に適応フィルタ７ａ、７ｂ、７ｅ、７ｆ、７ｉ、７ｋは、それぞれＬＭＳ演算器８ａ、８ｂ、８ｅ、８ｆ、８ｉ、８ｋからの入力を受けると、これに基づきフィルタ係数を更新する。
【０１４３】
以上の動作により、スピーカ５ａ−マイクロホン１ｂ間、スピーカ５ａ−マイクロホン１ｄ間、スピーカ５ａ−マイクロホン１ａ間、スピーカ５ａ−マイクロホン１ｃ間の伝達特性が同定できると、これらを元にして設定されたフィルタ係数は、Ｆｘフィルタ３ａ、３ｂ、３ｅ、３ｆおよびフィードバックキャンセラ２７ａ、２７ｃに格納される。
【０１４４】
次に、スピーカ５ｂと、マイクロホン１ｂ、マイクロホン１ｄ、マイクロホン１ａおよびマイクロホン１ｃとの間の伝達特性同定の動作を行う場合は、同定制御手段１１は、スイッチ１０ｃを端子ｄに接続するよう制御を行ってスイッチ１０ｄを選択するとともに、スイッチ１０ｂを端子ｂに接続させる。この場合は、減算器９ｃ、９ｄ、９ｇ、９ｈ、９ｊ、９ｌ、適応フィルタ７ｃ、７ｄ、７ｇ、７ｈ、７ｊ、７ｌおよびＬＭＳ演算器８ｃ、８ｄ、８ｇ、８ｈ、８ｊ、８ｌが上記減算器９ａ、９ｂ、９ｅ、９ｆ、９ｉ、９ｋ、適応フィルタ７ａ、７ｂ、７ｅ、７ｆ、７ｉ、７ｋおよびＬＭＳ演算器８ａ、８ｂ、８ｅ、８ｆ、８ｉ、８ｋと同様の動作を行うことにより、Ｆｘフィルタ３ｃ、３ｄ、３ｇ、３ｈおよびフィードバックキャンセラ２７ｂ、２７ｄにフィルタ係数が格納される。
【０１４５】
このように、本実施の形態５の能動型騒音低減装置によれば、複数の騒音源を検出して、複数の制御信号によって騒音制御動作を行うことにより、自動車室内にて生ずる複合した騒音の低減を効果的に行うことができる。
【０１４６】
なお、本実施の形態において、騒音検出器または誤差検出器であるマイクロホンは２つとしたが、これは３つ以上としても良く、また騒音検出器と誤差検出器との数が同一である必要も無い。この場合は適応フィルタ、加算器等の各部の構成をさらに付加することによって、上記と同様の騒音制御の動作を実現できる。
【０１４７】
また、本実施の形態において、伝達特性同定手段の構成は、本実施の形態１と同様のものとして説明を行ったが、これはもちろん、本実施の形態２のように、ＥＥＰＲＯＭおよびＲＯＭか、ＥＥＰＲＯＭかを加えた構成として、定数のフィルタ係数を用いるようにしてもよく、また、本実施の形態３のように、基準レベル設定器、レベル比較器およびレベル調整器を有する構成として、伝達特性のレベルのみを調整してフィルタ係数の更新を行ってもよい。これはフィードバックキャンセル手段においても同様である。
【０１４８】
【発明の効果】
以上説明したところから明らかなように、本発明によれば、自動車室内に利用者がいない、またはいないと考えられる状態において、伝達特性同定の動作を自動的に行わせることができ、自動車の利用者が不快なテスト信号を耳にする機会を極力低減できる効果がある。
【０１４９】
また本発明によれば、マイクやスピーカといった機器の経時変化に基づく伝達特性同定時の異常動作を回避するとともに、伝達特性同定にかかる時間を短縮できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１の能動型騒音低減装置の構成を示す図である。
【図２】本発明の能動型騒音低減装置における同定動作制御手段１１の構成を示すブロック図である。
【図３】同定動作制御手段１１の動作条件を示すフローチャートである。
【図４】同定動作制御手段１１の動作条件の第２例を示すフローチャートである。
【図５】（ａ）自動車室内の着座センサの設置位置の一例を示す概念図である。
（ｂ）自動車室内の着座センサの設置位置の一例を示す概念図である。
【図６】自動車室内の着座センサの一である赤外線センサの設置位置を示す概念図である。
【図７】本発明の実施の形態２の能動型騒音低減装置の構成を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態３の能動型騒音低減装置の構成を示す図である。
【図９】本発明の実施の形態４の能動型騒音低減装置の構成を示す図である。
【図１０】本発明の実施の形態５の能動型騒音低減装置の構成を示す図である。
【図１１】従来の技術による能動型騒音低減装置の構成を示す図である。
【図１２】従来の技術による能動型騒音低減装置の構成を示す図である。
【図１３】従来の技術による能動型騒音低減装置の騒音制御部の構成を示す図である。
【図１４】従来の技術による能動型騒音低減装置のオフライントレーニング部の構成を示す図である。
【図１５】従来の技術による能動型騒音低減装置のオフライントレーニング部の第２例の構成を示す図である。
【符号の説明】
１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、７０１  マイクロホン
２、２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ  ７、７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ、７ｅ、７ｆ、７ｇ、７ｈ、７ｉ、７ｊ、７ｋ、７ｌ、６０６、７０２ａ  適応フィルタ
３、３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅ、３ｆ、３ｇ、３ｈ Ｆｘフィルタ
４、４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆ、４ｇ、４ｈ、８、８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ、８ｅ、８ｆ、８ｇ、８ｈ、８ｉ、８ｊ、８ｋ、８ｌ  ＬＭＳ演算器
５、５ａ、５ｂ、７０６ スピーカ
６ テスト信号発生器
９、９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ、９ｅ、９ｆ、９ｇ、９ｈ、９ｉ、９ｊ、９ｋ、９ｌ、    ７０２ｅ  減算器
１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、６０２、６０８ａ、６０８ｂ、７０５ａ、７０５ｂ スイッチ
１１ 同定動作制御手段
１２ 同定動作許可判定器
１３ 車速センサ
１４ エンジン停止センサ
１５ エンジン起動カウンタ
１６、１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ、１６ｅ、１６ｆ、１６ｇ、１６ｈ、１６ｉ、１６ｊ、１６ｋ、１６ｌ、１６ｍ、１６ｎ、１６ｏ、１６ｐ 着座センサ
１７ 同定スイッチ
１８ 開閉状態検出センサ
１９ 騒音信号レベル＆誤差信号レベル検出器
２０ タイマ
２１ 走行距離カウンタ
２２、２２ａ、２２ｂ ＥＥＰＲＯＭ
２３、２３ａ、２３ｂ、７０３ｅ ＲＯＭ
２４ 基準レベル設定器
２５ レベル比較器
２６ レベル調整器
２７、２７ａ、２７ｂ、２７ｃ、２７ｄ フィードバックキャンセラ
２８、２８ａ、２８ｂ 減算器
２９ａ、２９ｂ、２９ｃ、２９ｄ ３０ａ、３０ｂ 加算器
１００、２００、３００、４００、５００、６００、７００  能動型騒音低減装置
１１０、６０５  フィルタ係数更新手段
１２０、１３０、１４０、１４０ａ  伝達特性同定手段
１５０  フィードバックキャンセル手段
６０１  騒音入力器
６０３、６１１ａ、６１１ｂ、７０９  Ａ／Ｄコンバータ
６０４  デジタルフィルタ
６０７ａ、６０７ｂ、７１０  Ｄ／Ａコンバータ
６０９ａ、６０９ｂ  騒音制御音出力器
６１０ａ、６１０ｂ、６１０ｃ 残留音入力器
６１２ テスト信号発生手段
４０ 車速センサ
７０２ 騒音制御部
７０２ｂ 係数更新器
７０２ｃ、７０２ｄ 伝達特性模擬部
７０２ｅ 減算器
７０３ オフライントレーニング部
７０３ａ ノイズ発生器
７０３ｂ 適応フィルタ
７０３ｃ 係数更新器
７０３ｆ ＥＥＰＲＯＭ
７０４ 定期的指示部
７０７ａ、７０７ｂ アンプ
７０８ａ、７０８ｂ ローパスフィルタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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