(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の伝達関数を有する音波伝搬路に入力される音波を収音する第１の収音手段と、
上記音波伝搬路から出力される音波を収音する第２の収音手段と、
上記第１の収音手段の出力信号を処理して、その処理結果に応じた制御音をスピーカから上記音波伝搬路中に放出させる適応型フィルタ手段と、
上記第１及び第２の収音手段の各出力信号が入力され、これら各信号に応じて、上記適応型フィルタ手段の伝達関数と、この適応型フィルタ手段の出力側から上記音波伝搬路を経て上記第２の収音手段までの間に存在する第２の伝達関数と、の合成による合成伝達関数が、上記第１の伝達関数と相補する状態に、上記適応型フィルタ手段の伝達関数を適応制御する適応型フィルタ制御手段と、
疑似信号を生成して、この疑似信号を断続的または連続的に上記第２の伝達関数に入力する疑似信号生成手段と、
上記第1の収音手段と上記適応型フィルタ制御手段との間に介在する同定フィルタ手段を含み、上記疑似信号と、この疑似信号が上記第２の伝達関数に入力されている状態にあるときの上記第２の収音手段の出力信号と、が入力され、これら各信号に応じて、上記同定フィルタ手段の伝達関数と上記第２の伝達関数とが近似する状態に、上記同定フィルタ手段の伝達関数を適応制御する同定フィルタ制御手段と、
上記第２の収音手段の出力信号が入力され、その信号レベルに基づいて、該第２の収音手段により収音して得た音波のレベルと、上記疑似信号が上記第２の伝達関数に入力されることにより上記スピーカから上記音波伝搬路中に放出される同定音のレベルと、が略同等となる状態に、上記疑似信号の信号レベルを調整するレベル調整手段と、
上記第２の収音手段の出力信号が入力され、その信号レベルの変化速度を検出すると共に、検出した該変化速度と所定の基準速度とを比較して、該変化速度が該基準速度よりも大きいとき、上記同定フィルタ制御手段による上記同定フィルタ手段の伝達関数の適応制御を実行可能とし、該変化速度が該基準速度以下のとき、該同定フィルタ制御手段による該同定フィルタ手段の伝達関数の適応制御を実行不可能とする状態に、該同定フィルタ制御手段の動作を制御する同定動作制御手段と、
を具備する能動型消音装置。
【請求項２】
上記同定フィルタ制御手段が、
上記同定フィルタ手段とは別のディジタルフィルタ手段と、
このディジタルフィルタ手段によって上記疑似信号を処理した後の信号と、上記疑似信号が上記第２の伝達関数に入力されている状態にあるときの上記第２の収音手段の出力信号と、の各特性が、互いに近似する状態に、上記ディジタルフィルタ手段の伝達関数を更新制御する更新制御手段と、
この更新制御手段によって更新して得た上記ディジタルフィルタの伝達関数を上記同定フィルタ手段の伝達関数として設定する設定手段と、を備え、
上記同定フィルタ手段が、上記第１の収音手段の出力信号のみを処理対象とし、この処理後の信号を上記適応型フィルタ制御手段に入力するよう構成された、
請求項１に記載の能動型消音装置。
【請求項３】
上記疑似信号生成手段が、上記第２の伝達関数に対する上記疑似信号の入力を一時的に停止する期間を形成し、
上記レベル調整手段が、上記第２の伝達関数に対する上記疑似信号の入力が停止されている期間内に上記第２の収音手段により収音して得た音波のレベルと、上記同定音のレベルと、が略同等となる状態に、上記疑似信号の信号レベルを調整するよう構成された、請求項１に記載の能動型消音装置。
【請求項４】
上記レベル調整手段が、上記第２の収音手段により収音して得た音波のレベルよりも上記同定音のレベルが僅かに小さくなる状態に、上記疑似信号の信号レベルを調整するよう構成された、請求項１に記載の能動型消音装置。
【請求項５】
上記音波が、エンジンの排気音である、請求項１に記載の能動型消音装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、音波伝搬路を伝搬する音波に対して、これと実質的に等大で逆位相の制御音を干渉させることによって、上記音波を能動的に消音する能動型消音装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
上記のような能動型消音装置として、例えば船舶や自動車等のエンジンの排気音を消音するものが知られている。その従来例を、図４に示す。同図に示すように、この装置は、排気ダクト１内をその入口側（同図の左側）から出口側（同図の右側）に向かって伝搬する排気音を収音するためのリファレンスマイクロホン２を備えている。このリファレンスマイクロホン２の出力信号は、図示しない増幅器により増幅され、図示しないＡ／Ｄ変換器によりディジタル化された後、騒音信号ｘ(k)（ｋは、サンプリング時刻を表す所謂タイム・インデックスである。）として、ＦＩＲ適応型ディジタルフィルタ（以下、単に、適応型フィルタと言う。）３に入力される。適応型フィルタ３は、上記騒音信号ｘ(k)に対して、後述するＬＭＳ演算部４により設定されるフィルタ係数Ｗk(i)（ｉは、適応型フィルタ３のタップの番号を表わす所謂タップ・インデックスである。）を用いて所定のディジタルフィルタリング処理、例えば次の数１で表されるような畳み込み和演算を施し、その演算結果ｙ(k)を出力する。
【０００３】
【数１】
0004004708.tif 000002
【０００４】
ここで、Ｎは、適応型フィルタ３のタップ数で、Ｗk(i)は、時刻ｋにおけるｉタップ目のフィルタ係数を表わし、ｘ(k-i)は、時刻ｋ−ｉにおける騒音信号を表す。
【０００５】
排気ダクト１の上記リファレンスマイクロホン２が設けられている位置よりも排気ダクト１の出口側、所謂排気音の伝搬方向における下流側には、排気ダクト１内に音を放出する状態に、二次音源スピーカ（以下、単に、スピーカと言う。）５が設けられている。そして、このスピーカ５に、上記適応型フィルタ３の出力信号ｙ(k)が、加算器６及び図示しないＤ／Ａ変換器、増幅器を介して入力される。スピーカ５は、この入力信号ｙ(k)に応じた制御音を排気ダクト１内に放出して、排気ダクト１内を伝搬する排気音に干渉させ、これにより排気音を打ち消す。
【０００６】
排気ダクト１の上記スピーカ５が設けられている位置よりも更に下流側、例えば排気ダクト１の出口付近には、エラーマイクロホン７が設けられている。このエラーマイクロホン７は、上記制御音により排気音を打ち消した後の音、つまりは排気音のうち制御音によって完全に打ち消されずに残った所謂エラー成分を検出する。そして、このエラーマイクロホン７の出力信号は、図示しない増幅器により増幅され、図示しないＡ／Ｄ変換器によりディジタル化された後、エラー信号ｅ(k)として、上述したＬＭＳ演算部４に供給される。このＬＭＳ演算部４には、上記エラー信号ｅ(k)の他に、上記騒音信号ｘ(k)を後述するＦＩＲディジタルフィルタ（以下、単に、ＦＩＲフィルタと言う。）８によりフィルタリング処理した後の信号（以下、この信号を、フィルタード・リファレンスと言う。）ｒ(k)も供給される。
【０００７】
ＬＭＳ演算部４は、これに供給される上記エラー信号ｅ(k)とフィルタード・リファレンスｒ(k)とに基づいて、適応型フィルタ３の伝達関数Ｗと後述する二次音路（error path）の伝達関数（以下、単に、二次音路と言う。）Ｃとを合成して得られる合成伝達関数［Ｗ×Ｃ］が、排気ダクト１内のリファレンスマイクロホン２からエラーマイクロホン７までの間に存在する一次音路（primary path）の伝達関数（以下、単に、一次音路と言う。）Ｐと相補になるように、例えば次の数２で表されるＬＭＳアルゴリズムに従って、適応型フィルタ３のフィルタ係数Ｗk(i)を更新し、即ちＷk+1(i)を求める。
【０００８】
【数２】
0004004708.tif 000003
【０００９】
ここで、μwは、適応型フィルタ３のステップ・サイズ・パラメータである。
【００１０】
このように、適応型フィルタ３の伝達関数Ｗと二次音路Ｃとの合成伝達関数［Ｗ×Ｃ］を、一次音路Ｐと相補にすることによって初めて、排気ダクト１内の排気音をスピーカ５の放出する制御音により打ち消すことができる。また、例えばエンジンの回転数や出力等が変化する等により排気ダクト１内の温度が変化し、これに伴って上記一次音路Ｐが経時的に変化しても、この一次音路Ｐの変化に応じて適応型フィルタ３の伝達関数Ｗも上記フィルタ係数Ｗk(i)の更新により適宜変化するので、常に安定した消音効果を得ることができる。
【００１１】
ところで、図４の構成においては、適応型フィルタ３の出力部分から、加算器６、図示しないＤ／Ａ変換器、増幅器、スピーカ５及び排気ダクト１の一部（スピーカ５の設置位置から騒音の下流側の部分）を経て、エラーマイクロホン７までの間に、上述した二次音路Ｃが存在する。従って、上記のようにＬＭＳ演算部４により適応型フィルタ３の伝達関数Ｗを制御することによって、この伝達関数Ｗと二次音路Ｃとの合成伝達関数〔Ｗ×Ｃ〕を一次音路Ｐと相補にするには、当該適応型フィルタ３の伝達関数Ｗを制御する際に、二次音路Ｃを補償する必要がある。そこで、この図４の構成では、リファレンスマイクロホン２とＬＭＳ演算部４との間に、二次音路Ｃと等価な伝達関数Ｓｅを有する上述したＦＩＲフィルタ８を設けている。そして、このＦＩＲフィルタ８により騒音信号ｘ(k)を処理して得た上記フィルタード・リファレンスｒ(k)を、上記ＬＭＳ演算部４に供給することによって、上記二次音路Ｃを補償している。このような制御系は、一般に、Filtered-x LMSアルゴリズムの制御系と呼ばれている。なお、フィルタード・リファレンスｒ(k)は、次の数３で表される。
【００１２】
【数３】
0004004708.tif 000004
【００１３】
ここで、Ｍは、ＦＩＲフィルタ８のタップ数で、例えば適応型フィルタ３のタップ数Ｎと同じ値（即ちＭ＝Ｎ）に設定される。そして、Ｓｅk(i)は、ＦＩＲフィルタ８のフィルタ係数を表わし、具体的には時刻ｋにおけるｉタップ目のフィルタ係数を表す。
【００１４】
更に、この消音装置は、上記二次音路Ｃの変化に応じてＦＩＲフィルタ８のフィルタ係数Ｓｅk(i)を更新することにより、当該ＦＩＲフィルタ８の伝達関数Ｓｅをも適宜変化させるよう構成されている。即ち、上記のようにエンジンの回転数や出力等が変化する等により排気ダクト１内の温度が変化すると、一次音路Ｐが変化するが、この一次音路Ｐのみならず、二次音路Ｃも当然に変化する。また、この温度変化に伴ってスピーカ５の出力特性等も変化することがあり、これも二次音路Ｃが変化する一つの要因となる。従って、常に安定した消音効果を得るには、この二次音路Ｃの変化に応じて、上記のようにＦＩＲフィルタ８の伝達関数Ｓｅをも適宜変化させる、所謂二次音路Ｃを同定する、必要がある。そこで、この消音装置では、例えば一般に知られているＭ系列信号（ＭＬＳ）の疑似信号（疑似ランダムノイズ）ｍ(k)を発生する疑似信号発生器９を設け、この疑似信号ｍ(k)を、図４に点線で示す経路で処理することによって、上記二次音路Ｃを同定している。
【００１５】
具体的には、上記ＦＩＲフィルタ８を、上述したＬＭＳ演算部４とは別のＬＭＳ演算部１０により適応制御される適応型フィルタ構成とする。そして、このＬＭＳ演算部１０とＦＩＲフィルタ８とスピーカ５とに、それぞれ後述するレベル調整部１１を介して上記疑似信号ｍ(k)を入力する（ただし、スピーカ５については、加算器６を介して上記疑似信号ｍ(k)を入力する）。そして、このときのエラーマイクロホン７の出力信号ｅ(k)とＦＩＲフィルタ８の出力信号ｒ(k)とを、比較器１２により比較して両者の誤差ε(k)を求め、この誤差信号ε(k)を上記ＬＭＳ演算部１０に供給する。ＬＭＳ演算部１０は、これに供給される上記疑似信号ｍ(k)と誤差信号ε(k)とに基づいて、誤差信号ε(k)が極力小さくなるように、即ち疑似信号ｍ(k)を二次音路Ｃに通過させた後の信号の特性と、疑似信号ｍ(k)をＦＩＲフィルタ８で処理した後の信号の特性とが、互いに近似するように、例えば次の数４で表されるＬＭＳアルゴリズムに従って、ＦＩＲフィルタ８のフィルタ係数Ｓｅk(i)を更新する。
【００１６】
【数４】
0004004708.tif 000005
【００１７】
ここで、μｓは、ＦＩＲフィルタ８のステップ・サイズ・パラメータである。
【００１８】
この数４に基づいて、ＦＩＲフィルタ８のフィルタ係数Ｓｅk(i)を更新することにより、ＦＩＲフィルタ８の伝達関数Ｓｅkと二次音路Ｃとが略等価となり、ＦＩＲフィルタ８による二次音路Ｃの同定を実現できる。
【００１９】
ただし、図４の構成においては、ＦＩＲフィルタ８は、それ自体がＬＭＳ演算部１０等と共に二次音路Ｃを同定（推定）するための言わば同定制御手段を構成する一要素であると同時に、排気音を適応消音するための上記Filtered-x LMSアルゴリズム構成の制御系を実現する一要素（二次音路Ｃを補償する手段）でもある。具体的には、ＦＩＲフィルタ８は、上記二次音路Ｃの同定時（即ちＬＭＳ演算部１０によるＦＩＲフィルタ８自体の伝達関数Ｓｅの適応制御時）には、疑似信号ｍ(k)を処理するが、排気音の適応消音時（即ちＬＭＳ演算部４による適応型フィルタ３の伝達関数Ｗの適応制御時）には、騒音信号ｘ(k)を処理する。従って、この図４の構成では、上記二次音路Ｃの同定動作と、排気音の適応消音動作とを、同時に実行することはできない。そこで、このような構成では、排気音の適応消音動作と二次音路Ｃの同定動作とを、例えば定期的に交互に実施することにより、二次音路Ｃの経時的な変動に適宜対応している。
【００２０】
即ち、今、例えば、図示しないエンジンが停止しており、かつ、消音装置自体の図示しない電源スイッチがＯＦＦされている状態にあるとする。そして、この状態で、上記エンジンを起動すると共に、上記電源スイッチをＯＮするとする。この電源スイッチをＯＮした直後の所謂初期状態において、まず、適応型フィルタ３のフィルタ係数Ｗk(i)及びＦＩＲフィルタ８のフィルタ係数Ｓｅk(i)を、それぞれクリアし、所謂零（０）とする。次に、適応型フィルタ３のフィルタ係数Ｗk(i)を固定して、この適応型フィルタ３を伝達関数Ｗが一定の単なるディジタルフィルタとして機能させる。そして、疑似信号発生器９から疑似信号ｍ(k)を出力させると共に、ＬＭＳ演算部１０によりＦＩＲフィルタ８の伝達関数Ｓｅ（フィルタ係数Ｓｅk(t)）を適応制御することによる二次音路Ｃの同定動作を、例えば所定期間（例えば上記数４に基づく計算を所定回数）ｄ１、実行する。
【００２１】
上記所定期間ｄ１経過後、二次音路Ｃの同定動作、即ちＬＭＳ演算部１０によるＦＩＲフィルタ８の伝達関数Ｓｅの適応制御を、停止する。そして、このＦＩＲフィルタ８の伝達関数Ｓｅを当該適応制御の停止時点での値に固定して、このＦＩＲフィルタ８を伝達関数Ｓｅが当該固定値一定の単なるディジタルフィルタとして機能させる。これと同時に、上記疑似信号発生器９による疑似信号ｍ(k)の出力を停止して、今度は、ＬＭＳ演算部４により適応型フィルタ３の伝達関数Ｗ（フィルタ係数Ｗk(t)）を適応制御することによる排気音の適応消音動作を、所定期間（例えば上記数２に基づく計算を所定回数）ｄ２、実行する。なお、この排気音の適応消音動作に係る時間ｄ２は、通常、上記二次音路Ｃの同定動作に係る時間ｄ１よりも長め（ｄ２＞ｄ１）に設定される。
【００２２】
そして、上記所定期間ｄ２にわたる適応消音動作終了後、再度、所定期間ｄ１にわたって二次音路Ｃの同定動作を実行し、これ以降、上記と同様に、この二次音路Ｃの同定動作と、上記排気音の適応消音動作とを、交互に実行する。このように、適応消音動作を実行しながら定期的に二次音路Ｃを同定するという所謂オンライン同定を実現することによって、上記のように排気ダクト１内の温度変化等により二次音路Ｃが経時的に変化しても、常に所期の消音効果が得られるよう対応している。
【００２３】
なお、上記二次音路Ｃの同定時においては、スピーカ５から、上記排気音を打ち消すための制御音と共に、上記疑似信号ｍ(k)に応じた所謂同定音が放出される。従って、この状態においては、エラーマイクロホン７は、上記同定音と、上述したエラー成分（制御音による消音後の排気音）とを、同時に収音する。ここで、例えば、同定音のレベルが、上記エラー成分のレベルよりも、かなり小さいとする。この場合、同定音がエラー成分に埋もれてしまい、同定音がエラーマイクロホン７により正確に検出されず、ひいては二次音路Ｃを正確に同定できなくなるという不具合を生じる。一方、同定音のレベルが上記エラー成分よりも大きい場合には、この同定音が聴感上雑音として作用して、却って、消音装置全体としての消音効果が悪化する。
【００２４】
そこで、従来は、上記不具合を防止すべく、エラーマイクロホン７から出力されるエラー信号ｅ(k)の信号レベル、好ましくはスピーカ５に疑似信号ｍ(k)が入力されていないとき（即ちスピーカ５から同定音が放出されていないとき）のエラー信号ｅ(k)の信号レベル、を検出するレベル検出部１３を設けている。そして、このレベル検出部１３による上記エラー信号ｅ(k)の検出レベルＶｅ係る情報を、上述したレベル調整部１１に供給する。レベル調整部１１は、このレベル検出部１３から供給される情報Ｖｅに基づいて、スピーカ５から放出される同定音のレベルが、例えば上記エラーマイクロホン７によって収音して得た音波のレベル、即ち消音後の排気音のレベルと、略同等になるように、上記疑似信号ｍ(k)の信号レベル（換言すればレベル調整部１１自体の伝達関数（増幅率）Ｌ）を調整する。これにより、二次音路Ｃを正確に同定しつつ、同定音が雑音として作用することによる消音効果の悪化を防止できる。
【００２５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来技術によれば、適応消音動作が進み、消音効果が向上するに連れて、同定音のレベルが小さくなる。すると、同定音のレベルが、消音装置自体の有する背景雑音（暗雑音またはバック・グラウンド・ノイズとも言う。）のレベルを基準として、相対的に小さくなり、その結果、同定音の所謂Ｓ／Ｎ比が低下する。これにより、二次音路Ｃを同定する際の同定精度が低下して、却って、消音効果が悪化するという問題がある。
【００２６】
そこで、本発明は、上記のような二次音路Ｃの同定精度の低下を防止して、常に安定した消音効果を得ることのできる能動型消音装置を提供することを目的とする。
【００２７】
【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、本発明は、第１の伝達関数を有する音波伝搬路に入力される音波を収音する例えばマイクロホン構成の第１の収音手段と、
上記音波伝搬路から出力される音波を収音する例えばマイクロホン構成の第２の収音手段と、
上記第１の収音手段の出力信号を処理して、その処理結果に応じた制御音をスピーカから上記音波伝搬路中に放出させる適応型フィルタ手段と、
上記第１及び第２の収音手段の各出力信号が入力され、これら各信号に応じて、上記適応型フィルタ手段の伝達関数と、この適応型フィルタ手段の出力側から上記音波伝搬路を経て上記第２の収音手段までの間に存在する第２の伝達関数と、の合成による合成伝達関数が、上記第１の伝達関数と相補する状態に、上記適応型フィルタ手段の伝達関数を適応制御する適応型フィルタ制御手段と、
疑似信号を生成して、この疑似信号を断続的または連続的に上記第２の伝達関数に入力する疑似信号生成手段と、
上記第1の収音手段と上記適応型フィルタ制御手段との間に介在する同定フィルタ手段を含み、上記疑似信号と、この疑似信号が上記第２の伝達関数に入力されている状態にあるときの上記第２の収音手段の出力信号と、が入力され、これら各信号に応じて、上記同定フィルタ手段の伝達関数と上記第２の伝達関数とが近似する状態に、上記同定フィルタ手段の伝達関数を適応制御する同定フィルタ制御手段と、
上記第２の収音手段の出力信号が入力され、その信号レベルに基づいて、該第２の収音手段により収音して得た音波のレベルと、上記疑似信号が上記第２の伝達関数に入力されることにより上記スピーカから上記音波伝搬路中に放出される同定音のレベルと、が略同等となる状態に、上記疑似信号の信号レベルを調整するレベル調整手段と、
上記第２の収音手段の出力信号が入力され、その信号レベルと所定の基準レベルとを比較して、該第２の収音手段の出力信号レベルが該基準レベルよりも大きいとき、上記同定フィルタ制御手段による上記同定フィルタ手段の伝達関数の適応制御を実行可能とし、上記第２の収音手段の出力信号レベルが上記基準レベル以下のとき、上記同定フィルタ制御手段による上記同定フィルタ手段の伝達関数の適応制御を実行不可能とする状態に、上記同定フィルタ制御手段の動作を制御する同定動作制御手段と、
を具備するものである。
【００２８】
本発明によれば、第１の収音手段が、音波伝搬路に入力される言わば消音対象である騒音等の音波を収音する。そして、適応型フィルタ手段が、この第１の収音手段の出力信号を処理して、この処理結果に応じた制御音、例えば上記消音対象である音波と実質的に等大で逆位相の音を、音波伝搬路中に設けられたスピーカから放出させ、この制御音を上記消音対象である音波に干渉させることによって、当該音波を打ち消す。この打ち消された後の音波、換言すれば打ち消されずに残った言わばエラー成分は、第２の収音手段によって収音される。
【００２９】
第２の収音手段の出力信号は、適応型フィルタ制御手段に入力される。適応型フィルタ制御手段は、この第２の収音手段の出力信号と、第１の収音手段の出力信号、厳密にはこの第１の収音手段の出力信号を同定フィルタ手段により処理した後の信号と、に基づいて、上記エラー成分が極力小さくなるように、適応型フィルタ手段の伝達関数を制御する。具体的には、適応型フィルタ制御手段は、適応型フィルタ手段の伝達関数と、この適応型フィルタ手段の出力側から音波伝搬路の一部を経て第２の収音手段までの間に存在する第２の伝達関数、所謂上述した二次音路Ｃと、の合成による合成伝達関数が、音波伝搬路の第１の伝達関数と相補する状態に、例えばＬＭＳアルゴリズム等の演算式に基づいて、上記適応型フィルタ手段の伝達関数を適応制御する。これによって初めて、スピーカから放出する制御音により、消音対象である音波を、打ち消すことができる。
【００３０】
なお、上記のように適応型フィルタ制御手段によって適応型フィルタ手段の伝達関数を制御することにより、この伝達関数と上記二次音路Ｃとの合成伝達関数を第１の伝達関数と相補にするには、当該適応型フィルタ手段の伝達関数を制御する際に、何らかの手段により上記二次音路Ｃを補償する必要がある。そこで、本発明では、第１の収音手段と適応型フィルタ制御手段との間に、二次音路Ｃと等価な伝達関数を有する上記同定フィルタ手段を設け、これにより上述したFiltered-x LMSアルゴリズム構成の制御系を実現している。そして、第１の収音手段の出力信号を適応型フィルタ制御手段に入力する際、事前に第１の収音手段の出力信号を同定フィルタ手段で処理し、この処理後の信号を適応型フィルタ手段に入力することによって、上記二次音路Ｃを補償する。
【００３１】
ところで、上記二次音路Ｃは、例えば音波伝搬路中の温度が変化したり、この温度変化に伴ってスピーカの出力特性が変化したりする等の様々な環境変化によって、変動することがある。そこで、本発明では、二次音路Ｃが変動したとき、これに応じて、二次音路Ｃと同定フィルタ手段の伝達関数とが常に略等価となるように、当該同定フィルタ手段の伝達関数を適応制御し、即ち当該同定フィルタにより二次音路Ｃを同定するための、同定フィルタ制御手段を設けている。
【００３２】
具体的には、例えば、疑似信号生成手段の生成する疑似信号を、二次音路Ｃ、例えば適応型フィルタ手段の出力部分と、同定フィルタ手段とに、それぞれ入力する。なお、ここで言う疑似信号としては、例えば上述したＭ系列信号やホワイトノイズ等を用いることができる。そして、このときの第２の収音手段の出力信号と、疑似信号を同定フィルタ手段により処理して得た信号と、の各特性の差異が極力小さくなるように、上記同定フィルタ手段の伝達関数を適応制御する。これにより、二次音路Ｃと同定フィルタ手段の伝達関数とが近似して、同定フィルタ手段による二次音路Ｃの正確な同定を実現できる。
【００３３】
ただし、上記構成によれば、同定フィルタ手段は、第１の収音手段と適応型フィルタ手段との間に介在して消音対象である音波を適応消音する際に上記二次音路Ｃを補償するというそれ本来の機能の他に、上記二次音路Ｃを同定する（即ち二次音路Ｃを正確に補償するための伝達関数を推定する）という機能をも奏することになる。そして、同定フィルタ手段は、上記二次音路Ｃを補償するというそれ本来の機能を奏する場合には、第１の収音手段の出力信号を処理し、上記二次音路Ｃを同定するという機能を奏する場合には、疑似信号を処理する。従って、これらの各機能を、同時に実現することはできず、即ち、適応型フィルタ制御手段により適応型フィルタ手段の伝達関数を適応制御するという適応消音動作と、同定フィルタ制御手段により同定フィルタ手段の伝達関数を適応制御するという二次音路Ｃの同定動作とを、同時に実行することはできない。
【００３４】
そこで、このような場合には、上記適応消音動作と二次音路Ｃの同定動作とを、例えば定期的に交互に実行すればよい。このようにすれば、二次音路Ｃが変動しても、この変動に応じて、常に安定した消音効果が得られる。なお、二次音路Ｃの変動は、特に音波伝搬路内の温度変化に大きく依存することが知られている。従って、上記のように適応消音動作と二次音路Ｃの同定動作とを定期的に交互に実行するのではなく、例えば、適応消音動作を実行しながら音波伝搬路内の温度を監視して、この監視して得た温度の変化量が大きいときに、上記二次音路Ｃの同定動作を所定期間実行するよう構成してもよい。
【００３５】
なお、上記二次音路Ｃの同定時においては、消音対象である音波を打ち消すための制御音の他に、上記疑似信号に応じた同定音が、スピーカから放出されて、この同定音が聴感上雑音として作用する場合がある。従って、二次音路Ｃの同定時以外のとき、即ち適応消音動作を実行しているときには、同定音を放出しないようにするのが、望ましい。よって、上記のように適応消音動作と二次音路Ｃの同定動作とを交互に実行する場合には、二次音路Ｃの同定動作時にのみスピーカから同定音を放出させるように、疑似信号生成手段から二次音路Ｃへの疑似信号の入力を断続的に行うのか望ましい。
【００３６】
また、上記二次音路Ｃの同定時においては、第２の収音手段は、消音対象である音波を制御音によって打ち消した後のエラー成分と、同定音とを、同時に収音する。ここで、例えば、同定音のレベルが、上記エラー成分のレベルよりも、かなり小さい場合には、同定音がエラー成分に埋もれてしまい、第２の収音手段が同定音を正確に収音できなくなり、その結果、二次音路Ｃを正確に同定できなくなるという不具合を生じる。一方、同定音のレベルが上記エラー成分よりも大きい場合には、この同定音が聴感上際立ってしまい、却って、消音装置全体としての消音効果が悪化するという不具合を生じる。
【００３７】
この不具合を防止するには、同定音のレベルを上記エラー成分のレベルと略同等にすればよいことが知られている。これを実現するために、本発明の消音装置は、第２の収音手段の出力信号レベルに基づいて、同定音のレベルと上記エラー成分のレベルとが略同等になるように疑似信号のレベルを調整するレベル調整手段を、設けている。このように、同定音のレベルをエラー成分のレベルと略同等とすることによって、二次音路Ｃを正確に同定しつつ、同定音が雑音として作用することによる消音効果の悪化を防止できる。
【００３８】
ただし、適応消音動作が進み、消音効果が向上するに連れて、同定音のレベルが小さくなる。すると、同定音のレベルが、本発明の消音装置自体の有する背景雑音のレベルを基準として、相対的に小さくなり、その結果、同定音のＳ／Ｎ比が低下する。このように同定音のＳ／Ｎ比が低下している状況下で、二次音路Ｃを同定すると、当該同定の精度が低下して、却って、消音効果の悪化を招くことがある。
【００３９】
そこで、本発明では、消音効果の程度に応じて、二次音路Ｃの同定動作を実行可能または不可能とする同定動作制御手段を備えている。具体的には、同定動作制御手段は、第２の収音手段の出力信号レベル、即ちエラー成分のレベルと、所定の基準レベルと、を比較する。なお、ここで言う所定の基準レベルとは、例えば、エラー成分のレベルから、所期の消音効果が十分に得られているか否かを判断するための判断基準となるレベル、換言すれば二次音路Ｃを同定したときに当該二次音路Ｃの同定精度を低下させる恐れがあるか否かの判断基準となるレベル、を言う。
【００４０】
ここで、例えばエラー成分のレベルが上記所定の基準レベルよりも大きいとき、同定動作制御手段は、現時点で二次音路Ｃを同定しても当該二次音路Ｃの同定精度が低下する恐れはないものと判断する。そして、同定動作制御手段は、二次音路Ｃの同定動作、即ち同定フィルタ制御手段による同定フィルタ手段の伝達関数の適応制御、を実行可能とするよう、同定フィルタ制御手段の動作を制御する。この場合、例えば、上述したように、二次音路Ｃの同定動作が定期的に実行される。
【００４１】
一方、エラー成分のレベルが、上記所定の基準レベル以下であるときには、同定動作制御手段は、現時点で二次音路Ｃを同定すると却って当該二次音路Ｃの同定精度が低下する恐れがあると判断する。そして、同定動作制御手段は、二次音路Ｃの同定動作を実行不可能とするよう、同定フィルタ制御手段の動作を制御する。この場合、上記のように二次音路Ｃの同定動作を実行する期間が定期的に到来しても、当該二次音路Ｃの同定動作は実行されず、例えば適応消音動作のみが継続して実行される。
【００４２】
このように、本発明によれば、適応消音動作を実行しながら二次音路Ｃを同定するというオンライン同定を実現できる消音装置において、二次音路Ｃを同定すると却って同定精度が低下するものと予想される場合には、意図的に二次音路Ｃの同定動作が実行不可能とされ制限される。従って、二次音路Ｃの同定精度が低下することによる消音効果の悪化を防止できる。なお、このように二次音路Ｃの同定動作が制限されているときには、エラー成分のレベルが上記所定の基準レベル以下であり、即ち敢えて二次音路Ｃを同定しなくても十分な消音効果が得られている状態にある。
【００４３】
なお、本発明において、上記同定フィルタ制御手段を、例えば次のように構成すれば、適応消音動作と二次音路Ｃの同定動作とを並行して同時に実行することができる。即ち、上記同定フィルタ手段とは別のディジタルフィルタ手段を設ける。これと共に、このディジタルフィルタ手段によって上記疑似信号を処理した後の信号と、上記疑似信号が上記第２の伝達関数に入力されている状態にあるときの上記第２の収音手段の出力信号と、の各特性が、互いに近似するように、上記ディジタルフィルタ手段の伝達関数を更新制御する更新制御手段を設ける。更に、この更新制御手段によって更新して得た上記ディジタルフィルタの伝達関数を、上記同定フィルタ手段の伝達関数として設定する設定手段を設ける。そして、同定フィルタ手段については、第１の収音手段の出力信号のみを処理対象とし、この処理後の信号を適応型フィルタ制御手段に入力するよう構成する。
【００４４】
この構成によれば、同定フィルタ手段は、二次音路Ｃを補償するというそれ本来の機能のみを奏する。そして、この同定フィルタ手段とは別に設けられたディジタルフィルタ手段が、二次音路Ｃを正確に補償するために同定フィルタ手段に設定すべく伝達関数を推定（同定）するという機能を奏する。このように、二次音路Ｃを補償するための同定フィルタ手段とは別に、この同定フィルタ手段に設定すべく伝達関数を推定するためのディジタルフィルタ手段を設けることによって、適応消音動作と二次音路Ｃの同定動作とを並行して同時に実行できる。従って、これら各動作を交互に実行するという上記の場合に比べて、よりリアルタイム性に優れた適応消音動作及び二次音路Ｃの同定動作を実現できる。なお、このように適応消音動作と二次音路Ｃの同定動作とを同時に実行するには、疑似信号生成手段から二次音路Ｃに対して常に疑似信号を連続的に入力しなければならないことは、言うまでもない。
【００４５】
このように適応消音動作と二次音路Ｃの同定動作とを同時に実行できるように構成した場合において、例えば、今、エラー成分の信号レベルが上記所定の基準レベルよりも大きいとする。すると、同定動作制御手段は、現時点で二次音路Ｃを同定しても当該二次音路Ｃの同定精度が低下する恐れはないものと判断して、当該二次音路Ｃの同定動作を実行可能とする。これにより、適応消音動作と二次音路Ｃの同定動作とが同時に実行される。一方、エラー成分のレベルが上記所定の基準レベル以下であるときには、同定動作制御手段は、現時点で二次音路Ｃを同定すると却って当該二次音路Ｃの同定精度が低下する恐れがあると判断して、二次音路Ｃの同定動作を実行不可能とする。この場合、適応消音動作のみが実行される。
【００４６】
また、上記では、同定動作制御手段により、エラー成分のレベル（第２の収音手段の出力信号レベル）と所定の基準レベルとを比較して、その比較結果に応じて、二次音路Ｃの同定動作を実行可能とするか否かを判断したが、これに限らない。例えば、上記エラー成分のレベルの変化速度（即ち単位時間内におけるレベルの変化量）等、当該レベルの変化の度合いを検出し、この検出して得た変化の度合いと所定の基準度合い値とを比較して、その比較結果に応じて、二次音路Ｃの同定動作を実行可能とするか否かを判断するよう構成してもよい。
【００４７】
即ち、本発明において、二次音路Ｃの同定動作を実行可能とするか否かの判断材料となる所期の消音効果が十分に得られているか否かについては、エラー成分のレベルそのものに限らず、上記エラー成分のレベルの変化速度等の当該エラー成分のレベルの変化の度合いによっても、判断できる。例えば、エラー成分のレベルの変化の度合いが比較的に大きい場合には、安定した消音効果が得られていないものと判断できる。一方、エラー成分のレベルの変化の度合いが比較的に小さい場合には、安定した例えば所期の消音効果が得られているものと判断できる。
【００４８】
そこで、上記所定の基準度合い値として、例えば、上記エラー成分のレベルの変化の度合いから、所期の消音効果が十分に得られているか否かの判断基準となる値を設定する。そして、上記エラー成分のレベルの変化の度合いが、この所定の基準度合いよりも大きいときには、所期の消音効果が得られていないものと判断し、換言すれば現時点で二次音路Ｃを同定しても当該二次音路Ｃの同定精度が低下する恐れはないものと判断して、二次音路Ｃの同定動作を実行可能とする。一方、エラー成分のレベルの変化の度合いが、上記所定の基準度合い値以下のときには、所期の消音効果が得られているものと判断し、換言すれば現時点で二次音路Ｃを同定すれば却って当該二次音路Ｃの同定精度が低下する恐れがあると判断して、二次音路Ｃの同定動作を実行不可能とする。このようにすれば、上記のようにエラー成分のレベルと所定の基準レベルとを比較して、その比較結果に応じて、二次音路Ｃの同定動作を実行可能とするか否かを判断する場合と、同様の作用及び効果が、得られる。
【００４９】
本発明におけるレベル調整手段は、第２の収音手段の出力信号レベルからエラー成分を検出し、このエラー成分のレベルと同定音のレベルとが略等価になるように、疑似信号の信号レベルを調整する。従って、レベル調整手段により、第２の収音手段の出力信号レベルに基づいてエラー成分のレベルを検出する際には、上記同定音の放出を停止して、第２の収音手段がエラー成分のみを収音できるよう構成するのが望ましい。
【００５０】
そこで、本発明では、二次音路Ｃに対する疑似信号の入力を一時的に、例えば間欠的に停止する期間を形成するよう、疑似信号生成手段を構成する。このとき、同時に、二次音路Ｃの同定動作も停止する。そして、この二次音路Ｃに対する疑似信号の入力が停止されている期間内に第２の収音手段により収音して得たエラー成分のレベルと、上記同定音のレベルと、が略同等となる状態に、上記レベル調整手段により疑似信号の信号レベルを調整する。このようにすれば、純粋なエラー成分のみに基づいて、同定音のレベルを適切に調整できる。
【００５１】
なお、本発明の消音装置が、適応消音動作と二次音路Ｃの同定動作とを交互に実行するよう構成されている場合には、上記のように二次音路Ｃに対する疑似信号の入力を一時的に停止する期間を、故意に形成する必要はない。この場合、適応消音動作時に、疑似信号の二次音路Ｃへの入力が停止されるので、このときに第２の収音手段によって検出して得たエラー成分のレベルに基づいて、疑似信号のレベルを調整すればよい。一方、本発明の消音装置が、適応消音動作と二次音路Ｃの同定動作とを並行して同時に実行するよう構成されている場合には、二次音路Ｃに対する疑似信号の入力を一時的に停止する期間を、例えば定期的に故意に形成する。
【００５２】
また、レベル調整手段は、同定音のレベルが第２の収音手段により収音して得たエラー成分のレベルよりも僅かに小さくなるように、上記疑似信号の信号レベルを調整するものであってもよい。
【００５３】
即ち、同定音のレベルは、エラー成分のレベルと略同等のレベルでなくても、エラー成分のレベルよりも僅かに小さ目のレベルであれば、二次音路Ｃを正確に同定できる、ということが知られている。従って、同定音が聴感上雑音として作用するのを極力抑制するためにも、同定音のレベルはエラー成分のレベルよりも若干小さ目とするのが望ましい。
【００５４】
また、上記同定音（疑似信号）のレベル調整に係る部分の制御系は、レベル調整手段→スピーカを含む二次音路Ｃ→第２の収音手段→レベル調整手段という、所謂閉ループ回路を構成する。従って、このような閉ループ回路の制御系においては、上記のように、その制御対象である同定音（疑似信号）のレベルを、その調整基準となるエラー成分のレベルよりも、若干小さ目になるよう調整した方が、この制御系を安定させる上でも望ましい。例えば、同定音のレベルをエラー成分のレベルよりも僅かでも大き目に調整すると、同定音レベルが無限に増大する傾向を辿り、このレベル調整に係る制御系が所謂発散する。一方、上記のように同定音のレベルをエラー成分のレベルよりも僅かでも小さ目に調整すると、少なくとも制御系の発散を防止でき、安定した同定音のレベル調整を実現できる。
【００５５】
【発明の実施の形態】
本発明に係る能動型消音装置の一実施の形態について、図１から図３を参照して説明する。
【００５６】
図１は、本実施の形態の概略構成を示すブロック図である。同図に示すように、本実施の形態は、上述した図４に示す従来の消音装置において、レベル検出部１３の出力する情報Ｖｅが入力されると共に、この情報Ｖｅに応じてＬＭＳ演算部１０の動作を制御する例えばＣＰＵ（中央演算処理装置）構成の制御部１４を設けたものである。なお、これ以外の構成については、上記図４の従来技術と同様であるので、同等部分には図４と同一符号を付して、それらの詳細な説明を省略する。
【００５７】
この図１に示す消音装置もまた、上記従来の消音装置と同様に、ＦＩＲフィルタ８の伝達関数Ｓｅを固定した状態でＬＭＳ演算部４により適応型フィルタ３の伝達関数Ｗを適応制御するという排気音の適応消音動作と、適応型フィルタ３の伝達関数Ｗを固定した状態でＬＭＳ演算部１０によりＦＩＲフィルタ８の伝達関数Ｓｅを適応制御するという二次音路Ｃの同定動作とを、交互に切り替えて実行する所謂オンライン同定を実現するものである。そして、レベル検出部１３によって検出して得たエラー信号ｅ(k)の信号レベル、即ちエラー成分のレベルＶｅに基づいて、このエラー成分のレベルＶｅと同定音のレベルとが略同等になるように、レベル調整部１１により疑似信号ｍ(k)のレベルを調整することを前提とするものである。ただし、本実施の形態では、上記エラー成分のレベルＶｅに基づいて、ＬＭＳ演算部１０によるＦＩＲフィルタ８の伝達関数Ｓｅの適応動作、即ち二次音路Ｃの同定動作、を制限すべく上記制御部１４を設けた、ところに特徴を有しており、この点が本実施の形態の上記従来技術と大きく異なるところである。
【００５８】
即ち、制御部１４は、図示しない例えば半導体メモリ構成の記憶部内に、予め所定の基準レベルＶｏを記憶している。そして、この基準レベルＶｏと、上記レベル検出部１３から与えられる情報、厳密にはこの情報に含まれるエラー成分のレベルＶｅと、を比較する。なお、この基準レベルＶｏとは、例えばエラー成分のレベルＶｅから、所期の消音効果が十分に選られているか否かを判断するための判断基準となるレベル、換言すれば二次音路Ｃを同定したときに当該二次音路Ｃの同定精度を低下させる恐れがあるか否かの判断基準となるレベル、を言う。また、以下に説明するように制御部１４を動作させるためのプログラムは、上記記憶部内に記憶されている。
【００５９】
ここで、例えばエラー成分のレベルＶｅが上記基準レベルＶｏよりも大きいとき（即ちＶｅ＞Ｖｏのとき）、制御部１４は、現時点で二次音路Ｃを同定しても当該二次音路Ｃの同定精度が低下する恐れはないものと判断する。そして、制御部１４は、二次音路Ｃの同定動作、即ちＬＭＳ演算部１０によるＦＩＲフィルタ８の伝達関数Ｓｅの適応制御、を実行可能とするよう、ＬＭＳ演算部１０の動作を制御する。この場合、上記従来技術と同様に、二次音路Ｃの同定動作と、排気音の適応消音動作（即ちＬＭＳ演算部４による適応型フィルタ３の伝達関数Ｗの適応制御）とを、それぞれ所定期間ｄ１、ｄ２ずつ交互に実行する。
【００６０】
一方、エラー成分のレベルＶｅが、上記基準レベルＶｏ以下であるとき（即ちＶｅ≦Ｖｏのとき）には、制御部１４は、現時点で二次音路Ｃを同定すると却って当該二次音路Ｃの同定精度が低下する恐れがあると判断する。そして、制御部１４は、二次音路Ｃの同定動作を実行不可能とする、即ちＬＭＳ演算部１０によるＦＩＲフィルタ８の伝達関数Ｓｅの適応制御を停止するよう、ＬＭＳ演算部１０の動作を制御する。この場合、上記のように二次音路Ｃの同定動作を実行すべく期間ｄ１が到来しても、当該二次音路Ｃの同定動作を実行せずに、例えば排気音の適応消音動作のみを継続して実行する。
【００６１】
上記制御部１４の動作を、エラー成分のレベルＶｅとの関係に基づいて、時系列的に表現すると、例えば図２に示すようになる。
【００６２】
即ち、今、図示しないエンジンが運転状態にあり、消音装置自体の図示しない電源スイッチがＯＦＦされているとする。そして、この状態で、或る時刻ｔ１において、上記電源スイッチをＯＮするとする。すると、上記従来技術と同様に、初期設定を行った後、二次音路Ｃの同定動作と排気音の適応消音動作とを、それぞれ所定期間ｄ１、ｄ２（ｄ１＜ｄ２）ずつ交互に実行する。
【００６３】
上記排気音の適応消音動作と二次音路Ｃの同定動作との繰り返しにより、消音効果が向上すると、これに伴い、エラー成分のレベルＶｅが低下する。そして、或る時刻ｔ２において、エラー成分のレベルＶｅが、上記基準レベルＶｏ以下になると、制御部１４は、二次音路Ｃの同定動作を実行不可能とするよう、ＬＭＳ演算部１０の動作を制限する。具体的には、時刻ｔ２の時点で二次音路Ｃの同定動作を実行している最中にあるときは、この二次音路Ｃの同定動作を停止すると共に、ＦＩＲフィルタ８の伝達関数Ｓｅを当該停止時点での値に固定する。そして、上記エラー成分のレベルＶｅが基準レベルＶｏを超えるときが来るまで、排気音の適応消音動作を継続して実行する。一方、上記時刻ｔ２の時点で排気音の適応消音動作を実行している最中にあるときには、上記エラー成分のレベルＶｅが基準レベルＶｏを超えるときが来るまで、この排気音の適応消音動作を継続して実行する。なお、このように二次音路Ｃの同定動作を強制的に停止している状態にあるときには、エラー成分のレベルＶｅが上記基準レベルＶｏ以下であり、即ち敢えて二次音路Ｃを同定しなくても十分な消音効果が得られている状態にある。
【００６４】
上記二次音路Ｃの適応動作を強制的に停止している間に、例えば排気ダクト１内の温度変化等により二次音路Ｃが変動し、これによってエラー成分のレベルＶｅが徐々に増大するとする。そして、或る時刻ｔ３において、エラー成分のレベルＶｅが、上記基準レベルＶｏを超えたとする。すると、制御部１４は、二次音路次音路Ｃの同定動作を実行可能とするよう、ＬＭＳ演算部１０を制御する。これにより、（厳密には、二次音路Ｃの同定動作を実行すべき期間ｄ１が到来した時点で）二次音路Ｃの同定動作が再開される。
【００６５】
このように、本実施の形態によれば、エラー成分のレベルＶｅが基準レベルＶｏよりも大きいとき、即ち二次音路Ｃを同定しても当該二次音路Ｃの同定精度が低下する恐れのないとき、にのみ、二次音路Ｃの同定動作を実行可能とする。そして、エラー成分のレベルＶｅが基準レベルＶｏ以下のとき、即ち二次音路Ｃを同定すると却って当該二次音路Ｃの同定精度が低下するものと予想される場合には、意図的に二次音路Ｃの同定動作を実行不可能とするよう、ＬＭＳ演算部１０の動作を制限する。従って、二次音路Ｃの同定精度を低下させるおそれがあるか否かに関係なく単に定期的に二次音路Ｃの同定動作を実行するという上述した従来技術とは異なり、二次音路Ｃの同定精度の低下を招くことなく、常に安定した消音効果を得ることができる。
【００６６】
なお、上記においては、エラー成分のレベルＶｅが基準レベルＶｏよりも大きいとき、二次音路Ｃの同定動作と排気音の適応消音動作とを、それぞれ所定期間ｄ１、ｄ２ずつ交互に実行するよう構成したが、これに限らない。例えば、排気音の適応消音動作を実行しながら、排気ダクト１内の温度を監視して、この監視して得た温度の変化量が大きいときに、上記二次音路Ｃの同定動作を例えば所定期間ｄ２、実行するよう構成してもよい。即ち、二次音路Ｃの変動は、排気ダクト１内の温度変化に大きく依存することが知られている。従って、このように排気ダクト１内の温度の変化量に基づいて、二次音路Ｃを適宜同定するようにすれば、二次音路Ｃの変動に適切に対応した当該二次音路Ｃの同定を実現できる。
【００６７】
また、上記では、エラー成分のレベルＶｅが基準レベルＶｏ以下であるときは、このエラー成分のレベルＶｅが基準レベルＶｏを超えるときが来るまで、排気音の適応消音動作を継続して実行するようにしたが、これに限らない。即ち、エラー成分のレベルＶｅが基準レベルＶｏ以下であるとき、本来、二次音路Ｃの同定動作を実行すべき期間ｄ１については、二次音路Ｃの同定動作と排気音の適応消音動作との両方を停止させ、排気音の適応消音動作を実行すべき期間ｄ２中のみ、当該適応消音動作を実行するよう構成してもよい。
【００６８】
上記図１の構成では、排気音の適応消音動作と二次音路Ｃの同定動作とを同時に実行することができないので、これら各動作を交互に実行したが、例えば図３に示すように構成すれば、これら各動作を並行して同時に実行できる。
【００６９】
即ち、この図３に示す構成は、上記図１におけるＦＩＲフィルタ８に代えて、これとは別個のＦＩＲフィルタ１５を、リファレンスマイクロホン２とＬＭＳ演算部４との間に設けたものである。そして、このＦＩＲフィルタ１５を、純粋に二次音路Ｃの補償用フィルタとしてのみ機能させる。一方、ＦＩＲフィルタ８については、これを純粋に二次音路Ｃの同定（推定）用のフィルタとしてのみ機能させ、このＦＩＲフィルタ８により二次音路Ｃを同定して得た伝達関数Ｓｅを、上記ＦＩＲフィルタ１５の伝達関数として、逐次設定する。
【００７０】
このように二次音路Ｃを補償するためのＦＩＲフィルタ１５と、このＦＩＲフィルタ１５に設定すべく伝達関数Ｓｅを推定するためのＦＩＲフィルタ８とを、別個に設けることによって、排気音の適応消音動作と二次音路Ｃの同定動作とを並行して同時に実行できる。従って、これら各動作を交互に実行するという上記図１の構成に比べて、よりリアルタイム性に優れた排気音の適応消音動作及び二次音路Ｃの同定動作を実現できる。なお、このように排気音の適応消音動作と二次音路Ｃの同定動作とを同時に実行する場合には、常にスピーカ５から同定音を連続的に放出させなければならないことは、言うまでもない。
【００７１】
この図３の構成において、例えばエラー成分のレベルＶｅが上記基準レベルＶｏよりも大きいとき、制御部１４は、現時点で二次音路Ｃを同定しても当該二次音路Ｃの同定精度が低下する恐れはないものと判断して、この二次音路Ｃの同定動作と排気音の適応消音動作とを、並行して同時に実行する。一方、エラー成分のレベルＶｅが基準レベルＶｏ以下になると、制御部１４は、現時点で二次音路Ｃを同定すると却って当該二次音路Ｃの同定精度が低下する恐れがあると判断して、二次音路Ｃの同定動作のみ停止する。そして、改めてエラー成分のレベルＶｅが上記基準レベルＶｏを超えたときに、制御部１４は、二次音路Ｃの同定動作を再開する。
【００７２】
なお、この図３の構成においては、排気音の適応消音動作と二次音路Ｃの同定動作とを同時に実行しているとき（即ち上記エラー成分のレベルＶｅが上記基準レベルＶｏよりも大きいとき）には、エラーマイクロホン７は、上記エラー成分と同定音とを同時に収音することになる。従って、レベル検出部１３が、このエラーマイクロホン７の出力するエラー信号ｅ(k)の信号レベルに基づいて、エラー成分のレベルＶｅを検出する際、上記同定音の影響を排除して、純粋にエラー成分のレベルＶｅのみを検出できるようにするのが望ましい。
【００７３】
そこで、排気音の適応消音動作と二次音路Ｃの同定動作とを同時に実行しているときには、スピーカ５からの同定音の放出、即ち疑似信号発生器９からスピーカ５への疑似信号ｍ(k)の入力を、一時的に、例えば間欠的に、停止する。このとき、同時に、二次音路Ｃの同定動作をも停止する。そして、この同定音が放出を停止している期間内にエラーマイクロホン７によって収音して得たエラー信号ｅ(k)の信号レベルから、エラー成分のレベルＶｅを検出するように、レベル検出部１３を構成する。このようにすれば、レベル検出部１３により、同定音の影響を受けない純粋なエラー成分のレベルＶｅのみを検出でき、ひいては同定音のレベルを適切に調整できる。
【００７４】
上記図１の構成においては、排気音の適応消音動作と二次音路Ｃの同定動作とを交互に実行するので、上記のように、純粋なエラー成分のレベルＶｅのみを検出するために、同定音の放出を一時的に停止する期間を故意に設ける必要はない。即ち、排気音の適応消音動作時に、エラーマイクロホン７から出力されるエラー信号ｅ(k)の信号レベルに基づいてエラー成分のレベルＶｅを検出すれば、同定音の影響を受けることなく、純粋にエラー成分のレベルＶｅのみを検出できる。
【００７５】
本実施の形態では、制御部１４により、エラー成分のレベルＶｅ（エラー信号ｅ(k)の信号レベル）と所定の基準レベルＶｏとを比較して、その比較結果に応じて、二次音路Ｃの同定動作を実行可能とするか否かを判断したが、これに限らない。例えば、上記エラー成分のレベルＶｅの変化速度（即ち単位時間当たりにおけるレベルＶｅの変化量ΔＶｅ）等、当該レベルＶｅの変化の度合いを検出し、この検出して得た変化の度合いと所定の基準度合い値とを比較して、その比較結果に応じて、二次音路Ｃの同定動作を実行可能とするか否かを判断するよう、制御部１４を構成してもよい。
【００７６】
即ち、本実施の形態において、二次音路Ｃの同定動作を実行可能とするか否かの判断材料となる所期の消音効果が十分に得られているか否かについては、エラー成分のレベルＶｅそのものに限らず、上記レベルＶｅの変化速度（即ちΔＶｅ/sec）等、当該エラー成分のレベルＶｅの変化の度合いによっても、判断できる。そこで、上記所定の基準度合い値として、例えば、上記エラー成分のレベルＶｅの変化速度［ΔＶｅ/sec］から、所期の消音効果が十分に得られているか否かの判断基準となる速度を設定する。そして、上記エラー成分のレベルＶｅの変化速度［ΔＶｅ/sec］が、この基準速度よりも大きいときには、所期の消音効果が得られていないものと判断し、換言すれば現時点で二次音路Ｃを同定しても当該二次音路Ｃの同定精度が低下する恐れはないものと判断して、二次音路Ｃの同定動作を実行可能とする。一方、エラー成分のレベルＶｅの変化速度［ΔＶｅ/sec］が、上記基準速度以下のときには、現時点で二次音路Ｃを同定すれば却って当該二次音路Ｃの同定精度が低下する恐れがあると判断して、二次音路Ｃの同定動作を実行不可能とするよう、制御部１４を構成する。このようにすれば、上記のようにエラー成分のレベルＶｅと所定の基準レベルＶｏとを比較して、その比較結果に応じて、二次音路Ｃの同定動作を実行可能とするか否かを判断する場合と、同様の作用及び効果が、得られる。
【００７７】
また、レベル調整部１１により疑似信号ｍ(k)のレベルを調整する際、この疑似信号ｍ(k)に基づいてスピーカ５から放出させる同定音のレベルが、エラー成分のレベルＶｅよりも僅かに小さくなるように、当該レベル調整を行ってもよい。即ち、同定音のレベルは、上記のようにエラー成分のレベルＶｅと略同等のレベルでなくてもよく、このエラー成分のレベルＶｅよりも僅かに小さ目のレベルであっても、二次音路Ｃを正確に同定できる、ということが知られている。従って、同定音が聴感上雑音として作用するのを極力抑制するためにも、同定音のレベルはエラー成分のレベルＶｅよりも若干小さ目とするのが好ましい。
【００７８】
また、上記同定音（疑似信号ｍ(k)）のレベル調整に係る部分の制御系は、レベル調整部１１→スピーカ５を含む二次音路Ｃ→エラーマイクロホン７→レベル検出部１３→レベル調整部１１という、所謂閉ループ回路を構成する。従って、このような閉ループ回路の制御系においては、上記のように、その制御対象である同定音のレベルを、その調整基準となるエラー成分のレベルＶｅよりも、若干小さ目になるよう調整した方が、この制御系を安定させる上でも望ましい。例えば、同定音のレベルをエラー成分のレベルＶｅよりも僅かでも大き目に調整すると、同定音レベルが無限に増大する傾向を辿り、このレベル調整に係る制御系が所謂発散する。一方、上記のように同定音のレベルをエラー成分のレベルＶｅよりも僅かでも小さ目に調整すると、少なくとも当該制御系の発散を防止でき、安定した同定音のレベル調整を実現できる。
【００７９】
本実施の形態においては、制御部１４をＣＰＵ構成としたが、この制御部１４は、純粋なハードウェア回路によっても構成できる。また、制御部１４は、レベル検出部１３によって検出して得たエラー成分のレベルＶｅに基づいて動作するよう構成したが、これに限らない。例えば、制御部１４に対して、エラーマイクロホン７から出力されるエラー信号ｅ(k)を直接入力し、この制御部１４自体が、これに入力されるエラー信号ｅ(k)の信号レベルから上記エラー成分のレベルＶｅを検出するよう構成してもよい。更に、この制御部１４は、ＬＭＳ演算部１０に内蔵させた構成としてもよい。
【００８０】
また、レベル調整部１１を、疑似信号発生器９の出力部分に設けたが、これに限らない。例えば、疑似信号発生器９の出力側と加算器６の入力側との間や、或いは加算器６の出力側とスピーカ５の入力側との間等の他の位置に、上記レベル調整期１１を設けてもよい。そして、このレベル調整部１１内に、上記レベル検出部１３を内蔵させる構成としてもよい。
【００８１】
また、ＦＩＲフィルタ８の伝達関数Ｓｅを適応制御して二次音路Ｃを同定するのにＬＭＳアルゴリズムを用いたが、これ以外のアルゴリズムを用いてもよいし、これらのアルゴリズムを用いない他の方法によって、上記二次音路Ｃを同定してもよい。例えば、疑似信号ｍ(k)と誤差信号ε(k)との相関によって二次音路Ｃを同定（推定）するという、所謂Ｍ系列信号を用いた相関法により上記二次音路Ｃを同定してもよい。また、二次音路Ｃの出力（二次音路Ｃを通過させた後の疑似信号ｍ(k)）を、この二次音路Ｃの入力信号（即ち疑似信号ｍ(k)）で除算する（詳しくは、これら各入出力信号を周波数領域に変換した上で上記除算を行う）ことによっても、上記二次音路Ｃを求めることができる。更に、一般に知られているクロススペクトル法を用いて、上記二次音路Ｃを求めてもよい。
【００８２】
そして、エラーマイクロホン７の出力するエラー信号ｅ(k)を、例えば積分する等により時間的に平均化する手段を設け、この平均化した後の信号を制御部１４に入力するよう構成してもよい。このようにすれば、エラー信号ｅ(k)に係る外部雑音等の影響を抑制でき、本実施の形態における作用及び効果をより安定かつ確実に奏することができる。
【００８３】
なお、本実施の形態においては、エンジンの排気音を消音対象とする場合について説明したが、当該排気音以外の音を消音対象とする場合にも、本発明を応用できることは言うまでもない。
【００８４】
本実施の形態における排気ダクト１が、特許請求の範囲に記載の音波伝搬路に対応し、リファレンスマイクロホン２及びエラーマイクロホン７が、それぞれ特許請求の範囲に記載の第１及び第２の各収音手段に対応する。そして、適応型フィルタ３及びＬＭＳ演算部４が、それぞれ特許請求の範囲に記載の適応型フィルタ手段及び適応型フィルタ制御手段に対応する。更に、図１におけるＦＩＲフィルタ８及び図３におけるＦＩＲフィルタ１５が、特許請求の範囲に記載の同定フィルタ手段に対応し、図３におけるＦＩＲフィルタ８が、特許請求の範囲に記載のディジタルフィルタ手段に対応する。そして、ＦＩＲフィルタ８（及び１５）、疑似信号発生器９、ＬＭＳ演算部１０及び比較器１２から成る部分が、特許請求の範囲に記載の同定フィルタ制御手段に対応する。そして、レベル検出部１３及びレベル調整部１１から成る部分が、特許請求の範囲に記載のレベル調整手段に対応し、レベル検出部１３及び制御部１４から成る部分が、特許請求の範囲に記載の同定動作制御手段に対応する。
【００８５】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、適応消音動作を実行しながら断続的または連続的に二次音路Ｃを同定するというオンライン同定を実現し、かつ、エラー成分のレベルと略同等になるよう同定音のレベルを調整する機能を備えた消音装置において、或る程度精度よく二次音路Ｃを同定できる状態にあるときにのみ、当該二次音路Ｃの同定動作を実行する。そして、二次音路Ｃを同定すると却って同定精度の低下を招く恐れのある状況下では、意図的に二次音路Ｃの同定動作を実行不可能とする。従って、二次音路Ｃを精度よく同定できる状態にあるか否かに関係なく単に定期的に二次音路Ｃの同定動作を実行するという上述した従来技術とは異なり、二次音路Ｃの同定精度の低下を招くことなく、常に安定した消音効果を得ることができる、という効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る能動型消音装置の一実施の形態を示す概略構成図である。
【図２】同実施の形態における制御部の動作タイミングを表わす図である。
【図３】本実施の形態の別の例を示す概略構成図である。
【図４】従来の能動型消音装置の一例を示す概略構成図である。
【符号の説明】
１  排気ダクト
２  リファレンスマイクロホン
３  適応型フィルタ
４  ＬＭＳ演算部
５  二次音源スピーカ
７  エラーマイクロホン
８  ＦＩＲディジタルフィルタ
９  疑似信号発生器
１０  ＬＭＳ演算部
１１  レベル調整部
１３  レベル検出部
１４  制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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