(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両のタイヤが発生する走行ノイズをタイヤ毎に個別に収音してタイヤ走行ノイズ信号を取得する、複数のタイヤ走行ノイズ収音用マイクロホンと、
前記複数のタイヤ走行ノイズ収音用マイクロホンが個別に収音した複数のタイヤ走行ノイズに基づいて、ノイズ打ち消し音信号を生成するノイズ打ち消し音信号生成用信号処理手段と、
前記ノイズ打ち消し音信号生成用信号処理手段が生成した前記ノイズ打ち消し音信号に基づいて、車両内の搭乗者の耳元に到達する前記各タイヤ走行ノイズを打ち消すためのノイズ打ち消し音を出力するノイズ打ち消し音出力用スピーカと、を備え、
前記ノイズ打ち消し音信号生成用信号処理手段は、
前記複数のタイヤ走行ノイズ収音用マイクロホンが個別に収音したタイヤ走行ノイズと、搭乗者の耳元に到達するタイヤ走行ノイズに起因する音との相関、および、前記ノイズ打ち消し音出力用スピーカから出力されるノイズ打ち消し音と、搭乗者の耳元に到達するノイズ打ち消し音に起因する音との相関に基づいてノイズ打ち消し音信号を生成する、
ことを特徴とする車両用ノイズ低減装置。
【請求項２】
前記ノイズ打ち消し音出力用スピーカは、車両内の搭乗者の左右の耳元それぞれに個別に備えられた、
ことを特徴とする請求項１に記載の車両用ノイズ低減装置。
【請求項３】
前記ノイズ打ち消し音信号生成用信号処理手段は、
前記複数のタイヤ走行ノイズ収音用マイクロホンが個別に収音したタイヤ走行ノイズと、搭乗者の耳元に到達するタイヤ走行ノイズに起因する音との相関を表す複数の第１のフィルタと、
前記ノイズ打ち消し音出力用スピーカから出力されるノイズ打ち消し音と、搭乗者の耳元に到達するノイズ打ち消し音に起因する音との相関を表す第２のフィルタと、を備え、
前記タイヤ走行ノイズ収音用マイクロホンで収音された個別のタイヤ走行ノイズ信号を、前記各第１のフィルタを通過させて、個別のタイヤ走行ノイズ処理信号を生成し、
この個別のタイヤ走行ノイズ処理信号を、加算してタイヤ走行ノイズ処理後加算信号を生成し、
このタイヤ走行ノイズ処理後加算信号を、前記第２のフィルタを通過させて、前記ノイズ打ち消し音信号を生成する、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の車両用ノイズ低減装置。
【請求項４】
仮想ノイズ源としての仮想タイヤ走行ノイズを生成する仮想タイヤ走行ノイズ生成手段と、
前記仮想タイヤ走行ノイズ生成手段が生成した前記仮想タイヤ走行ノイズに基づいて、各タイヤを振動させるタイヤ加振手段と、
前記タイヤ加振手段が各タイヤを振動させることによって搭乗者の耳元に到達する音を収音する耳元マイクロホンと、を備え、
前記ノイズ打ち消し音信号生成用信号処理手段は、
前記タイヤ走行ノイズ収音用マイクロホンが収音する前記タイヤ加振手段による音信号を遅延させて、タイヤ走行ノイズ遅延信号を生成する第１の遅延手段と、
前記耳元マイクロホンが収音した前記タイヤ加振手段による音信号と、前記タイヤ走行ノイズ遅延信号との差異に基づいて、前記第１のフィルタの係数を設定する第１のフィルタ係数演算部と、
を備えたことを特徴とする請求項３に記載の車両用ノイズ低減装置。
【請求項５】
仮想音源としての仮想ノイズ打ち消し音信号生成手段と、
前記仮想ノイズ打ち消し音信号に基づいて、仮想ノイズ打ち消し音を出力する前記ノイズ打ち消し音出力用スピーカと、
搭乗者の耳元に到達する前記仮想ノイズ打ち消し音を収音する耳元マイクロホンと、を備え、
前記ノイズ打ち消し音信号生成用信号処理手段は、
前記仮想ノイズ打ち消し音信号を遅延させて仮想ノイズ打ち消し音遅延信号を生成する第２の遅延手段と、
前記仮想ノイズ打ち消し音遅延信号と、前記耳元マイクロホンによって収音した前記仮想ノイズ打ち消し音との差異に基づいて、前記第２のフィルタの係数を設定する第２のフィルタ係数演算部と、
を備えたことを特徴とする請求項３又は４に記載の車両用ノイズ低減装置。
【請求項６】
前記複数のタイヤ走行ノイズ収音用マイクロホンは、それぞれ、タイヤ走行ノイズを収音する前記各タイヤの保持部近傍に取り付けられたものである、
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の車両用ノイズ低減装置。
【請求項７】
前記ノイズ打ち消し音出力用スピーカは、前記搭乗者の耳元近傍に配置されたものである、
ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の車両用ノイズ低減装置。
【請求項８】
前記タイヤ加振手段は、前記各タイヤと地面と間に介挿される形状を有するものである、
ことを特徴とする請求項１乃至7のいずれか１項に記載の車両用ノイズ低減装置。
【請求項９】
前記ノイズ打ち消し音信号生成用信号処理手段は、
前記個別のタイヤ走行ノイズ収音用マイクロホンによって収音されるオーディオ用スピーカから出力される各チャンネルのオーディオ信号音に基づいて係数が設定された個別のオーディオ信号用フィルタと、
前記個別のタイヤ走行ノイズ信号から前記個別のオーディオ信号用フィルタの出力信号を差し引く個別のオーディオ信号減算部と、を備え、
前記個別のオーディオ信号減算部の出力を、前記各第１のフィルタの入力として使用する、
ことを特徴とする請求項３又は４に記載の車両用ノイズ低減装置。
【請求項１０】
仮想音源としての仮想オーディオ信号を生成する仮想オーディオ信号生成手段を備え、
前記オーディオ信号用フィルタは、
前記仮想オーディオ信号生成手段で生成した前記仮想オーディオ信号を、前記個別のタイヤ走行ノイズ収音用マイクロホンで収音した仮想オーディオ収音信号と、前記仮想オーディオ信号との差異に基づいて係数が決定される、
ことを特徴とする請求項９に記載の車両用ノイズ低減装置。
【請求項１１】
前記ノイズ打ち消し音信号生成用信号処理手段は、
前記各タイヤ走行ノイズ収音用マイクロホンが取得した前記各タイヤ走行ノイズ信号から特定周波数の音信号を取得する複数の特定周波数音信号取得部と、
前記各タイヤ走行ノイズ収音用マイクロホンが取得した前記各タイヤ走行ノイズ信号から、前記特定周波数音信号取得部が取得した特定周波数音信号を差し引く特定周波数音信号減算部と、を備え、
前記特定周波数音信号減算部の出力を、前記各第１のフィルタの入力として使用する、
ことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の車両用ノイズ低減装置。
【請求項１２】
車両のタイヤが発生する走行ノイズをタイヤ毎に個別に収音してタイヤ走行ノイズ信号を取得する、複数のタイヤ走行ノイズ収音用マイクロホンと、
前記個別に収音した複数のタイヤの走行ノイズに基づいて生成された前記ノイズ打ち消し音信号に基づいて、車両内の搭乗者の耳元に到達する前記各タイヤの走行ノイズを打ち消すためのノイズ打ち消し音を出力するノイズ打ち消し音出力用スピーカと、を備えた車両のノイズ低減方法であって、
個別のタイヤの振動と、搭乗者の耳元に到達するタイヤの振動に起因する音との相関およびノイズ打ち消し音出力用スピーカから出力されるノイズ打ち消し音と、搭乗者の耳元に到達するノイズ打ち消し音に起因する音との相関に基づいて、前記ノイズ打ち消し音信号を生成する、
ことを特徴とする車両の走行ノイズ低減方法。
【請求項１３】
前記車両は、さらに、
前記複数のタイヤ走行ノイズ収音用マイクロホンが個別に収音したタイヤ走行ノイズと、搭乗者の耳元に到達するタイヤ走行ノイズに起因する音との相関を表す複数の第１のフィルタと、
前記ノイズ打ち消し音出力用スピーカから出力されるノイズ打ち消し音と、搭乗者の耳元に到達するノイズ打ち消し音に起因する音との相関を表す第２のフィルタと、
仮想ノイズ源としての仮想タイヤ走行ノイズを生成する仮想タイヤ走行ノイズ生成手段と、
前記仮想タイヤ走行ノイズ生成手段が生成した前記仮想タイヤ走行ノイズに基づいて、各タイヤを振動させるタイヤ加振手段と、
前記タイヤ加振手段が各タイヤを振動させることによって搭乗者の耳元に到達する音を収音する耳元マイクロホンと、
仮想音源としての仮想ノイズ打ち消し音信号生成手段と、
前記仮想ノイズ打ち消し音信号に基づいて、仮想ノイズ打ち消し音を出力する前記ノイズ打ち消し音出力用スピーカと、
搭乗者の耳元に到達する前記仮想ノイズ打ち消し音を収音する耳元マイクロホンと、を備え、
前記タイヤ走行ノイズ収音用マイクロホンが収音する前記タイヤ加振手段による音信号を遅延させて、タイヤ走行ノイズ遅延信号を生成するステップと、
前記耳元マイクロホンが収音した前記タイヤ加振手段による音信号と、前記タイヤ走行ノイズ遅延信号との差異に基づいて、前記第１のフィルタの係数を設定するステップと、
前記仮想ノイズ打ち消し音信号を遅延させて仮想ノイズ打ち消し音遅延信号を生成するステップと、
前記仮想ノイズ打ち消し音遅延信号と、前記耳元マイクロホンによって収音した前記仮想ノイズ打ち消し音との差異に基づいて、前記第２のフィルタの係数を設定するステップと、
を備えたことを特徴とする請求項１２に記載の車両の走行ノイズ低減方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用ノイズ低減装置及び車両の走行ノイズ低減方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ノイズ信号を収音し、収音したノイズ信号と同振幅、逆位相の制御信号を人工的に生成し、この制御信号とノイズ信号とを重ね合わせることによりノイズ信号を制御する能動型のものがある。
【０００３】
このような原理を利用して車両の車室内のノイズを低減するノイズ低減装置がある（例えば、特許文献１〜３参照）。
【０００４】
特許文献１のものでは、エンジンノイズを検出し、車室の天井等にマイクロホンを配置して残留騒音を検出し、残留騒音が０となるように、エンジンノイズと同程度の振幅、逆位相の駆動信号を生成し、生成した駆動信号に基づいてラウドスピーカから制御音を出力させる。
【０００５】
特許文献２のものでは、車室パネルに加速度センサを設置して騒音を検出し、マイクロホンとノイズ打ち消し用のスピーカとを座席に設置し、マイクロホンで検出した干渉音が０となるように、騒音と同程度の振幅、逆位相の制御信号を生成し、スピーカに供給するようにしている。
【０００６】
特許文献３のものでは、エンジンの騒音を検出し、車室内に配置したマイクロホンの信号が０となるように、スピーカから制御音を発生させるようにしている。
【特許文献１】特開平５−４６１８６号公報（第４−６頁、図１，９）
【特許文献２】特開平６−１１０４７４号公報（第４−６頁、図１）
【特許文献３】特開２００３−２０２８７１号公報（第５−９頁、図１，９）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、車両走行時のノイズには、エンジン音、風切り音、タイヤ走行ノイズによるノイズがある。
【０００８】
年々、車両のボディの遮音性能は改善され、エンジン音によるノイズと風切り音によるノイズとは、かなり改善されつつある。しかし、タイヤ走行音によるタイヤ走行ノイズは、エンジン音、風切り音によるノイズと比較して改善の余地がある。
【０００９】
このタイヤ走行ノイズは、車両の走行時、タイヤのトレッドパターンが路面と衝突することによって発生する振動が元になっている。その振動が車両のボディを伝搬しながら周囲の空気を振動させ、タイヤ走行ノイズとなってドライバの耳に到達する。
【００１０】
１つのタイヤが発する振動だけを考えても、車両のボディの様々な場所に伝搬するので、ドライバから見て様々な方向から走行ノイズが聞こえることになる。また、振動が伝搬する時間のため、ボディの様々な場所が発する音は遅延時間も異なっている。これら様々な方向からの音が、ドライバの耳の位置で合わさったものが、ドライバに聞こえる走行ノイズとなる。
【００１１】
タイヤの場所が違えば伝搬の状況も変わるので、タイヤ毎に異なる走行ノイズが発生することになる。すべてのタイヤからの異なる走行ノイズを重ね合わせたものが、実際の走行ノイズである。
【００１２】
各タイヤの回転数は内輪差等により微妙にずれるため、トレッドパターンが路面に衝突するタイミングはタイヤ毎に変化していく。この振動が発生するタイミングが異なれば、それらを重ね合わせた振動も異なってくる。したがって、各タイヤが発する振動が概ね一定だとしても、重ね合わさった走行ノイズは変化してしまう。
【００１３】
各タイヤからの振動の伝搬時間の差によって、重ね合わされる振動も場所毎に異なる。また、タイヤ毎の振動発生タイミングが変化した場合、重ね合わさった振動がどのように変化するかということも、場所毎に異なってしまう。
【００１４】
車室内に走行ノイズ収音用のマイクロホンを設置した場合を考えてみる。収音された走行ノイズとドライバに聞こえる走行ノイズは、場所が違うために異なる走行ノイズとなっている。走行ノイズ中の１つのタイヤの振動に起因する成分を比較すると、複雑ではあるが、伝搬経路が一定なので、各成分同士の相関は変化しない。
【００１５】
しかし、タイヤ毎の振動発生タイミングが変化すると、重ね合わさった走行ノイズ同士の相関は変化していくことになる。通常、各タイヤのトレッドパターンは同じなので、各タイヤが発する振動のスペクトルは同様となり、重ね合わさった走行ノイズをタイヤ毎に分解することはできない。
【００１６】
相関が変化するので、事前に相関を学習することは不可能である。したがって、車室内のマイクロホンで収音された音を基にして、ドライバに聞こえるノイズを能動的に打ち消す考案は、ノイズ源が１カ所であるエンジンノイズなどに対しては効力を期待できるが、複数のノイズ源からなる走行ノイズに対しては、有効にはなり得ない。
【００１７】
本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたもので、タイヤ走行ノイズを低減することが可能な車両用ノイズ低減装置及び車両の走行ノイズ低減方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
この目的を達成するため、本発明の第１の観点に係る車両用ノイズ低減装置は、
車両のタイヤが発生する走行ノイズをタイヤ毎に個別に収音してタイヤ走行ノイズ信号を取得する、複数のタイヤ走行ノイズ収音用マイクロホンと、
前記複数のタイヤ走行ノイズ収音用マイクロホンが個別に収音した複数のタイヤ走行ノイズに基づいて、ノイズ打ち消し音信号を生成するノイズ打ち消し音信号生成用信号処理手段と、
前記ノイズ打ち消し音信号生成用信号処理手段が生成した前記ノイズ打ち消し音信号に基づいて、車両内の搭乗者の耳元に到達する前記各タイヤ走行ノイズを打ち消すためのノイズ打ち消し音を出力するノイズ打ち消し音出力用スピーカと、を備え、
前記ノイズ打ち消し音信号生成用信号処理手段は、
前記複数のタイヤ走行ノイズ収音用マイクロホンが個別に収音したタイヤ走行ノイズと、搭乗者の耳元に到達するタイヤ走行ノイズに起因する音との相関、および、前記ノイズ打ち消し音出力用スピーカから出力されるノイズ打ち消し音と、搭乗者の耳元に到達するノイズ打ち消し音に起因する音との相関に基づいてノイズ打ち消し音信号を生成することを特徴とする。
【００１９】
前記ノイズ打ち消し音出力用スピーカは、車両内の搭乗者の左右の耳元それぞれに個別に備えられたものであってもよい。
【００２０】
前記ノイズ打ち消し音信号生成用信号処理手段は、
前記複数のタイヤ走行ノイズ収音用マイクロホンが個別に収音したタイヤ走行ノイズと、搭乗者の耳元に到達するタイヤ走行ノイズに起因する音との相関を表す複数の第１のフィルタと、
前記ノイズ打ち消し音出力用スピーカから出力されるノイズ打ち消し音と、搭乗者の耳元に到達するノイズ打ち消し音に起因する音との相関を表す第２のフィルタと、を備え、
前記タイヤ走行ノイズ収音用マイクロホンで収音された個別のタイヤ走行ノイズ信号を、前記各第１のフィルタを通過させて、個別のタイヤ走行ノイズ処理信号を生成し、
この個別のタイヤ走行ノイズ処理信号を、加算してタイヤ走行ノイズ処理後加算信号を生成し、
このタイヤ走行ノイズ処理後加算信号を、前記第２のフィルタを通過させて、前記ノイズ打ち消し音信号を生成するようにしてもよい。
【００２１】
仮想ノイズ源としての仮想タイヤ走行ノイズを生成する仮想タイヤ走行ノイズ生成手段と、
前記仮想タイヤ走行ノイズ生成手段が生成した前記仮想タイヤ走行ノイズに基づいて、各タイヤを振動させるタイヤ加振手段と、
前記タイヤ加振手段が各タイヤを振動させることによって搭乗者の耳元に到達する音を収音する耳元マイクロホンと、を備え、
前記ノイズ打ち消し音信号生成用信号処理手段は、
前記タイヤ走行ノイズ収音用マイクロホンが収音する前記タイヤ加振手段による音信号を遅延させて、タイヤ走行ノイズ遅延信号を生成する第１の遅延手段と、
前記耳元マイクロホンが収音した前記タイヤ加振手段による音信号と、前記タイヤ走行ノイズ遅延信号との差異に基づいて、前記第１のフィルタの係数を設定する第１のフィルタ係数演算部と、を備えてもよい。
【００２２】
仮想音源としての仮想ノイズ打ち消し音信号生成手段と、
前記仮想ノイズ打ち消し音信号に基づいて、仮想ノイズ打ち消し音を出力する前記ノイズ打ち消し音出力用スピーカと、
搭乗者の耳元に到達する前記仮想ノイズ打ち消し音を収音する耳元マイクロホンと、を備え、
前記ノイズ打ち消し音信号生成用信号処理手段は、
前記仮想ノイズ打ち消し音信号を遅延させて仮想ノイズ打ち消し音遅延信号を生成する第２の遅延手段と、
前記仮想ノイズ打ち消し音遅延信号と、前記耳元マイクロホンによって収音した前記仮想ノイズ打ち消し音との差異に基づいて、前記第２のフィルタの係数を設定する第２のフィルタ係数演算部と、を備えてもよい。
【００２３】
前記複数のタイヤ走行ノイズ収音用マイクロホンは、それぞれ、タイヤ走行ノイズを収音する前記各タイヤの保持部近傍に取り付けられたものであってもよい。
【００２４】
前記ノイズ打ち消し音出力用スピーカは、前記搭乗者の耳元近傍に配置されたものであってもよい。
【００２５】
前記タイヤ加振手段は、前記各タイヤと地面と間に介挿される形状を有するものであってもよい。
【００２６】
前記ノイズ打ち消し音信号生成用信号処理手段は、
前記個別のタイヤ走行ノイズ収音用マイクロホンによって収音されるオーディオ用スピーカから出力される各チャンネルのオーディオ信号音に基づいて係数が設定された個別のオーディオ信号用フィルタと、
前記個別のタイヤ走行ノイズ信号から前記個別のオーディオ信号用フィルタの出力信号を差し引く個別のオーディオ信号減算部と、を備え、
前記個別のオーディオ信号減算部の出力を、前記各第１のフィルタの入力として使用するようにしてもよい。
【００２７】
仮想音源としての仮想オーディオ信号を生成する仮想オーディオ信号生成手段を備え、
前記オーディオ信号用フィルタは、
前記仮想オーディオ信号生成手段で生成した前記仮想オーディオ信号を、前記個別のタイヤ走行ノイズ収音用マイクロホンで収音した仮想オーディオ収音信号と、前記仮想オーディオ信号との差異に基づいて係数が決定されるようにしてもよい。
【００２８】
前記ノイズ打ち消し音信号生成用信号処理手段は、
前記各タイヤ走行ノイズ収音用マイクロホンが取得した前記各タイヤ走行ノイズ信号から特定周波数の音信号を取得する複数の特定周波数音信号取得部と、
前記各タイヤ走行ノイズ収音用マイクロホンが取得した前記各タイヤ走行ノイズ信号から、前記特定周波数音信号取得部が取得した特定周波数音信号を差し引く特定周波数音信号減算部と、を備え、
前記特定周波数音信号減算部の出力を、前記各第１のフィルタの入力として使用するようにしてもよい。
【００２９】
本発明の第２の観点に係る車両の走行ノイズ低減方法は、
車両のタイヤが発生する走行ノイズをタイヤ毎に個別に収音してタイヤ走行ノイズ信号を取得する、複数のタイヤ走行ノイズ収音用マイクロホンと、
前記個別に収音した複数のタイヤの走行ノイズに基づいて生成された前記ノイズ打ち消し音信号に基づいて、車両内の搭乗者の耳元に到達する前記各タイヤの走行ノイズを打ち消すためのノイズ打ち消し音を出力するノイズ打ち消し音出力用スピーカと、を備えた車両のノイズ低減方法であって、
個別のタイヤの振動と、搭乗者の耳元に到達するタイヤの振動に起因する音との相関およびノイズ打ち消し音出力用スピーカから出力されるノイズ打ち消し音と、搭乗者の耳元に到達するノイズ打ち消し音に起因する音との相関に基づいて、前記ノイズ打ち消し音信号を生成することを特徴とする。
【００３０】
前記車両は、さらに、
前記複数のタイヤ走行ノイズ収音用マイクロホンが個別に収音したタイヤ走行ノイズと、搭乗者の耳元に到達するタイヤ走行ノイズに起因する音との相関を表す複数の第１のフィルタと、
前記ノイズ打ち消し音出力用スピーカから出力されるノイズ打ち消し音と、搭乗者の耳元に到達するノイズ打ち消し音に起因する音との相関を表す第２のフィルタと、
仮想ノイズ源としての仮想タイヤ走行ノイズを生成する仮想タイヤ走行ノイズ生成手段と、
前記仮想タイヤ走行ノイズ生成手段が生成した前記仮想タイヤ走行ノイズに基づいて、各タイヤを振動させるタイヤ加振手段と、
前記タイヤ加振手段が各タイヤを振動させることによって搭乗者の耳元に到達する音を収音する耳元マイクロホンと、
仮想音源としての仮想ノイズ打ち消し音信号生成手段と、
前記仮想ノイズ打ち消し音信号に基づいて、仮想ノイズ打ち消し音を出力する前記ノイズ打ち消し音出力用スピーカと、
搭乗者の耳元に到達する前記仮想ノイズ打ち消し音を収音する耳元マイクロホンと、を備え、
前記タイヤ走行ノイズ収音用マイクロホンが収音する前記タイヤ加振手段による音信号を遅延させて、タイヤ走行ノイズ遅延信号を生成するステップと、
前記耳元マイクロホンが収音した前記タイヤ加振手段による音信号と、前記タイヤ走行ノイズ遅延信号との差異に基づいて、前記第１のフィルタの係数を設定するステップと、
前記仮想ノイズ打ち消し音信号を遅延させて仮想ノイズ打ち消し音遅延信号を生成するステップと、
前記仮想ノイズ打ち消し音遅延信号と、前記耳元マイクロホンによって収音した前記仮想ノイズ打ち消し音との差異に基づいて、前記第２のフィルタの係数を設定するステップと、を備えるようにしてもよい。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、タイヤ走行ノイズを低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、本発明の実施の形態に係る車両用ノイズ低減装置を図面を参照して説明する。
（実施形態１）
実施形態１に係る車両用ノイズ低減装置の構成を図１に示す。
車両用ノイズ低減装置は、車両１のタイヤ走行ノイズを能動的に低減するようにしたものであり、収音マイクロホン１１−１〜１１−４と、打ち消し音発生用スピーカ１２−１，１２−２と、信号処理部１７と、を備える。
【００３３】
信号処理部１７は、設定されたフィルタ係数に基づいて、各タイヤ毎に、タイヤ走行ノイズ信号のフィルタ処理を行う複数のフィルタを有している。そして、各フィルタのフィルタ特性として、それぞれ、収音マイクロホン１１−１〜１１−４から、搭乗者としてのドライバ２の耳元までのフィルタ特性（インパルス応答）と、運転席の打ち消し音発生用スピーカ１２−１，１２−２から、ドライバ２の耳元までのフィルタ特性が、学習によって設定されている。
【００３４】
車両用ノイズ低減装置は、さらに、信号処理部１７の学習時に使用する、仮想走行ノイズ出力用加振機１３−１〜１３−４と、仮想走行ノイズ生成器１４と、仮想打ち消し音信号生成器１５と、耳元マイクロホン１６−１，１６−２と、制御部１８と、を備える。
【００３５】
信号処理部１７は、学習した結果に基づいて設定されたフィルタ係数のフィルタによって処理した打ち消し音信号Ｓc1，Ｓc2を打ち消し音発生用スピーカ１２−１，１２−２に供給する。この車両用ノイズ低減装置は、このように構成されてタイヤ走行ノイズを低減する。
【００３６】
図１に示す収音マイクロホン１１−１〜１１−４と、打ち消し音発生用スピーカ１２−１，１２−２とは、通常動作状態で使用されるものである。また、仮想走行ノイズ出力用加振機１３−１〜１３−４と、仮想走行ノイズ生成器１４と、仮想打ち消し音信号生成器１５と、耳元マイクロホン１６−１，１６−２とは、前記フィルタ特性の学習用に使用されるものであり、通常動作状態では取り外される。
【００３７】
収音マイクロホン１１−１〜１１−４は、それぞれ、タイヤ１０１〜１０４のタイヤ走行ノイズを個別に収音してタイヤ走行ノイズ信号Ｓt1〜Ｓt4を取得するマイクロホンである。
【００３８】
タイヤ走行ノイズは、各タイヤ１０１〜１０４と路面との間で発生し、別々の経路でドライバ２の耳に到達する。また、打ち消し音発生用スピーカ１２−１，１２−２と搭乗者の耳とが離れているため、実際に耳に到達するタイヤ走行ノイズを予測する必要がある。
【００３９】
耳に到達するタイヤ走行ノイズを予測する場合、経路毎に遅延時間等が異なっているため、タイヤ走行ノイズをタイヤ１０１〜１０４毎に処理する必要がある。しかし、各タイヤ走行ノイズが混ざり合うと、混ざり合ったタイヤ走行ノイズを、タイヤ１０１〜１０４毎に分解するのは、困難である。
【００４０】
従って、各タイヤ走行ノイズの収音は、他のタイヤからのタイヤ走行ノイズと混在する前に行われるのが望ましい。
【００４１】
４つの収音マイクロホン１１−１〜１１−４を備えるようにしたのは、このような理由によるものであり、この収音マイクロホン１１−１〜１１−４は、それぞれ、４つのタイヤ１０１〜１０４の近傍、例えば、各タイヤ１０１〜１０４の保持部としてのショックアブソーバの近傍に取り付けられる。
【００４２】
そして、収音マイクロホン１１−１〜１１−４は、取得したタイヤ走行ノイズ信号Ｓt1〜Ｓt4を信号処理部１７に供給する。
【００４３】
打ち消し音発生用スピーカ１２−１，１２−２は、信号処理部１７から供給された打ち消し音信号Ｓc1，Ｓc2に基づいて、ドライバ２の耳元に到達する各タイヤ走行ノイズを打ち消すためのタイヤ走行ノイズ打ち消し音を出力するスピーカである。
【００４４】
打ち消し音発生用スピーカ１２−１，１２−２は、車内でのタイヤ走行ノイズ打ち消し音による反射音の影響をできるだけ排除するため、極力、ドライバ２の耳に近い位置に設置されることが望ましい。しかし、ドライバ２の耳元のすぐ横に備えられると、車両１の商品性が大きく損なわれることになる。
【００４５】
このため、打ち消し音発生用スピーカ１２−１，１２−２は、図１，２に示すように、ヘッドレスト１１１に取り付けられ、ドライバ２の左右の耳元近傍に個別に配置される。
【００４６】
この打ち消し音発生用スピーカ１２−１，１２−２には、図１に示すように、キャビティ（cavity；空洞）１１２が設けられている。タイヤ走行ノイズには、低音成分が多く含まれているため、このキャビティ１１２により打ち消し音発生用スピーカ１２−１，１２−２から十分な低音成分が出力できる。
【００４７】
打ち消し音発生用スピーカ１２−１，１２−２を図１，２に示すように配置した場合、打ち消し音発生用スピーカ１２−１，１２−２とドライバ２との距離は、ドライバ２の体格やシート設定等でばらつきはあるものの、概ね１５cm程度となる。
【００４８】
この距離は、約５００Hzの音の１／４波長に相当する。タイヤ走行ノイズを除去するためには、打ち消し音発生用スピーカ１２−１，１２−２に、少なくとも５００Hz程度までの音域の打ち消し音を出力するものが用いられる。
【００４９】
尚、打ち消し音発生用スピーカ１２−１，１２−２からの打ち消し音とタイヤ走行ノイズとの位相が１／４波長もずれてしまうと、タイヤ走行ノイズが打ち消されなくなるため、打ち消し音発生用スピーカ１２−１，１２−２からの打ち消し音は、タイヤ走行ノイズがドライバ２の耳に到達する時間よりも先に出力する必要がある。
【００５０】
仮想走行ノイズ出力用加振機１３−１〜１３−４は、それぞれ、仮想走行ノイズが供給され、供給された仮想走行ノイズに基づいて、タイヤ１０１〜１０４を振動させるものである。仮想走行ノイズ出力用加振機１３−１〜１３−４は、車両１の走行時と同じように音が伝搬するよう、路面との接地場所の近くに設置されるのが望ましく、それぞれ、タイヤ１０１〜１０４と地面と間に介挿される形状を有している。
【００５１】
４つのタイヤ１０１〜１０４は、前述のように独立のノイズ源であり、伝搬特性も異なっている。また、走行中、１つのタイヤにだけ振動が加わるという状況は存在しない。フィルタ特性の学習は、それぞれのタイヤ１０１〜１０４で個別に行われる必要があり、このため、４つの仮想走行ノイズ出力用加振機１３−１〜１３−４が備えられる。
【００５２】
ただし、学習は１つのタイヤ毎に行うので、仮想走行ノイズ出力用加振機を学習毎に移動することによって、仮想走行ノイズ出力用加振機の台数を１台に減らすことは可能である。
【００５３】
仮想走行ノイズ生成器１４は、仮想走行ノイズ出力用加振機１３−１〜１３−４を駆動する仮想走行ノイズＳdを生成するものである。仮想走行ノイズ生成器１４は、仮想走行ノイズＳdとして、すべての周波数でほぼ同じ強度となるホワイトノイズ又は周波密度が周波数の逆数となるような周波スペクトルを有するピンクノイズを生成する。仮想走行ノイズ生成器１４は、生成した仮想走行ノイズＳdを信号処理部１７に供給する。
【００５４】
仮想打ち消し音信号生成器１５は、フィルタ特性の学習時に、学習用の打ち消し音信号Ｓc0を生成するためのものである。仮想打ち消し音信号生成器１５も、仮想走行ノイズ生成器１４と同様、打ち消し音信号Ｓc0として、ホワイトノイズ又はピンクノイズを生成する。
【００５５】
耳元マイクロホン１６−１，１６−２は、それぞれ、車両１内の運転席に座ったドライバ２の左耳に到達する耳元ノイズＮe1、右耳に到達する耳元ノイズＮe2を捉えるためのマイクロホンであり、前記フィルタ特性を学習するために用いられる。
【００５６】
運転席にドライバ２を座らせてフィルタ特性を学習するのは、ドライバ２の頭部のサイズが、ノイズの波長に対して無視できる程、小さいものではなく、走行時のノイズをシミュレーションするためには、ドライバ２が運転席に座っている状態で、ノイズを捉える方が望ましいからである。
【００５７】
ドライバ２の耳に到達するノイズを捉えるためには、耳元マイクロホン１６−１，１６−２の配置位置は、ドライバ２の耳の近くであるべきである。但し、耳や耳路の特性の影響を受けると学習には好ましくないので、耳元マイクロホン１６−１，１６−２は、耳から数cm程度離れた場所に配置されるのがよい。
【００５８】
このため、耳元マイクロホン１６−１，１６−２には、図２に示すように、ヘッドフォン型スピーカのスピーカの代わりにマイクロホンが取り付けられて、ドライバ２の耳元近傍の空中に配置される形状のものが望ましい。
【００５９】
信号処理部１７は、通常使用時には、収音マイクロホン１１−１〜１１−４から供給されたタイヤ走行ノイズ信号に基づいてノイズ打ち消し音信号Ｓc1，Ｓc2を生成するものである。
【００６０】
また、信号処理部１７は、学習時には、後述の学習ステップに従い、それぞれの信号の処理を行うものである。
【００６１】
通常使用時の信号処理部１７は、図３に示すように増幅器２１−１〜２１−４と、Ａ／Ｄ変換器２２−１〜２２−４と、ＦＩＲ（Finite Impulse Response : 有限インパルス応答）フィルタ２３−１〜２３−８と、加算器２４−１，２４−２と、ＦＩＲフィルタ２５−１，２５−２と、Ｄ／Ａ変換器２６−１，２６−２と、増幅器２７−１，２７−２と、を備える。
【００６２】
増幅器２１−１〜２１−４は、それぞれ、収音マイクロホン１１−１〜１１−４から供給されたタイヤ走行ノイズ信号Ｓt1〜Ｓt4を増幅するものであり、増幅したタイヤ走行ノイズ信号Ｓt1〜Ｓt4をＡ／Ｄ変換器２２−１〜２２−４に供給する。
【００６３】
Ａ／Ｄ変換器２２−１〜２２−４は、それぞれ、増幅器２１−１〜２１−４から供給されたアナログのタイヤ走行ノイズ信号Ｓt1〜Ｓt4をディジタルのタイヤ走行ノイズ信号Ｓt1〜Ｓt4に変換するものである。
【００６４】
Ａ／Ｄ変換器２２−１は、変換したタイヤ走行ノイズ信号Ｓt1をＦＩＲフィルタ２３−１，２３−５に供給し、Ａ／Ｄ変換器２２−２は、変換したタイヤ走行ノイズ信号Ｓt2をＦＩＲフィルタ２３−２，２３−６に供給する。
【００６５】
Ａ／Ｄ変換器２２−３は、変換したタイヤ走行ノイズ信号Ｓt3をＦＩＲフィルタ２３−３，２３−７に供給し、Ａ／Ｄ変換器２２−４は、変換したタイヤ走行ノイズ信号Ｓt4をＦＩＲフィルタ２３−４，２３−８に供給する。
【００６６】
ＦＩＲフィルタ２３−１〜２３−８は、それぞれ、設定されたフィルタ係数に基づいて、Ａ／Ｄ変換器２２−１〜２２−４から供給されたタイヤ走行ノイズ信号Ｓt1〜Ｓt4のフィルタ処理を行うものである。
【００６７】
ＦＩＲフィルタの入出力特性は、サンプリング時刻ｎにおける入力信号の値をｘ（ｎ）、出力信号の値をｙ（ｎ）として、次の数式（１）によって表される。
【数１】
0004989553.tif 000002
・・・・・・（１）
【００６８】
ＦＩＲフィルタ２３−１〜２３−８は、この数式（１）に従ってタイヤ走行ノイズ信号Ｓt1〜Ｓt4に対するフィルタ処理を行う。
【００６９】
ＦＩＲフィルタ２３−１〜２３−８は、このようなフィルタ処理を行うことによって、収音マイクロホン１１−１〜１１−４が個別に収音したタイヤ走行ノイズと、搭乗者の耳元に到達するタイヤ走行ノイズに起因する音との相関を表す個別のタイヤ走行ノイズ処理信号を出力する。
【００７０】
そして、ＦＩＲフィルタ２３−１〜２３−４は、出力信号を加算器２４−１に供給し、ＦＩＲフィルタ２３−５〜２３−８は、出力信号を加算器２４−２に供給する。
【００７１】
加算器２４−１は、ＦＩＲフィルタ２３−１〜２３−４からそれぞれ供給された出力信号の値を加算するものであり、加算した（タイヤ走行ノイズ処理後加算）信号をＦＩＲフィルタ２５−１に供給する。
【００７２】
加算器２４−２は、ＦＩＲフィルタ２３−５〜２３−８からそれぞれ供給された出力信号の値を加算するものであり、加算した（タイヤ走行ノイズ処理後加算）信号をＦＩＲフィルタ２５−２に供給する。
【００７３】
ＦＩＲフィルタ２５−１，２５−２は、それぞれ、加算器２４−１，２４−２が加算した信号に対し、数式（１）に従ってフィルタ処理を行うものである。このようなフィルタ処理を行うことにより、ＦＩＲフィルタ２５−１，２５−２は、それぞれ、ノイズ打ち消し音発生用スピーカ１２−１，１２−２から出力されるタイヤ走行ノイズ打ち消し音と、ドライバ２の耳元に到達するノイズ打ち消し音に起因する音との相関を表す（ディジタル）信号をＤ／Ａ変換器２６−１，２６−２に供給する。
【００７４】
Ｄ／Ａ変換器２６−１，２６−２は、それぞれ、ＦＩＲフィルタ２５−１，２５−２から供給されたディジタル信号をアナログ信号に変換するものであり、変換したアナログ信号を増幅器２７−１，２７−２に供給する。
【００７５】
増幅器２７−１，２７−２は、それぞれ、Ｄ／Ａ変換器２５−１，２５−２から供給されたアナログ信号を増幅するものである。
【００７６】
信号処理部１７は、増幅器２７−１，２７−２が増幅した信号を、それぞれ、打ち消し音信号Ｓc1，Ｓc2として、打ち消し音発生用スピーカ１２−１，１２−２に供給する。
【００７７】
この信号処理部１７は、制御部１８に制御され、耳元マイクロホン１６−１，１６−２を用いて学習ステップ１、２を実行することにより、ＦＩＲフィルタ２３−１〜２３−８，２５−１，２５−２の最適なフィルタ係数Ｈj（ｎ）を決定する。
【００７８】
学習ステップ１は、図４に示すように、仮想走行ノイズをタイヤ毎に仮想走行ノイズ出力用加振機１３−１〜１３−４に供給し、各収音マイクロホン１１−ｉ（ｉ＝１〜４）が取得した学習用のタイヤ走行ノイズ信号に基づいて、収音マイクロホン１１−ｉからドライバ２の左側の耳元マイクロホン１６−１までのフィルタ特性と、収音マイクロホン１１−ｉからドライバ２の右側の耳元マイクロホン１６−２までのフィルタ特性とを個別に学習するステップである。
【００７９】
また、学習ステップ２は、学習用のノイズ打ち消し音信号Ｓc0をノイズ打ち消し用の打ち消し音発生用スピーカ１２−１，１２−２に供給し、運転席の打ち消し音発生用スピーカ１２−１，１２−２から、耳元マイクロホン１６−１，１６−２までのフィルタ特性を個別に学習するステップである。
【００８０】
収音マイクロホン１１−ｉからドライバ２の左側の耳元マイクロホン１６−１，（１６−２）までの学習ステップ１を実行する場合、信号処理部１７は、図５（ａ）に示すように、Ｄ／Ａ変換器３１と、増幅器３２と、増幅器２１−ｉ（ｉ＝１〜４）と、Ａ／Ｄ変換器２２−ｉと、遅延器４１と、ＦＩＲフィルタ２３−ｉと、増幅器４２と、Ａ／Ｄ変換器４３と、加算器４４と、ＬＭＳ（Least Mean Square;最小二乗平均法）演算器４５と、によって構成される。
【００８１】
Ｄ／Ａ変換器３１は、仮想走行ノイズ生成器１４から供給されたディジタルの仮想走行ノイズＳdをアナログの仮想走行ノイズＳdに変換するものであり、変換した仮想走行ノイズＳdを増幅器３２に供給する。
【００８２】
増幅器３２は、Ｄ／Ａ変換器３１から供給された仮想走行ノイズＳdを増幅するものである。信号処理部１７は、増幅器３２が増幅した仮想走行ノイズＳdを、仮想走行ノイズＳd1として、それぞれ、仮想走行ノイズ出力用加振機１３−ｉに供給する。
【００８３】
遅延器４１は、Ａ／Ｄ変換器２２−ｉから、アナログのタイヤ走行ノイズ信号Ｓtiが供給され、供給されたタイヤ走行ノイズ信号Ｓtiを遅延させるものである。この遅延させた信号がタイヤ走行ノイズ遅延信号に相当する。
【００８４】
この遅延器４１は、ＦＩＲフィルタ２３−ｉへの入力タイミングを補正するために備えられたものであり、遅延時間は学習ステップ２で使用する図６の遅延器５１と同じである。
【００８５】
この遅延時間は打ち消し音を生成してから、打ち消し音発生用スピーカ１２−ｉより出力された打ち消し音が、ドライバ２の耳元に到達し、さらにＦＩＲフィルタに到達するまでの時間に相当する。学習ステップ１で係数が決定されるＦＩＲフィルタ２３−ｉを通過する信号は、最終的には打ち消し音生成のために使用される。
【００８６】
打ち消し音生成から、実際に耳元でノイズが打ち消されるまでには時間がかかるため、学習ステップでは、その時間分先回りしておく必要が出てくる。このため、学習ステップ１を実行するためには、この遅延器４１が必要となる。
【００８７】
増幅器４２は、耳元マイクロホン１６−１，（１６−２）から耳元ノイズＮe1がアナログ信号として供給され、この耳元ノイズＮe1を増幅するものであり、増幅した耳元ノイズＮe1をＡ／Ｄ変換器４３に供給する。
【００８８】
Ａ／Ｄ変換器４３は、増幅器４２から供給されたアナログの耳元ノイズＮe1をディジタルの耳元ノイズＮe1に変換するものであり、変換した耳元ノイズＮe1を加算器４４に供給する。
【００８９】
加算器４４とＬＭＳ演算器４５とは、遅延器４１が遅延させたタイヤ走行ノイズ信号Ｓtiを対象信号とし、耳元マイクロホン１６−１，（１６−２）から供給された耳元ノイズＮe1，（Ｎe2）を参照信号として、参照信号と各フィルタ２３−１〜２３−８の出力信号との誤差信号に基づいてＦＩＲ２３−１〜ＦＩＲ２３−８のフィルタ係数を設定するものである。
【００９０】
加算器４４は、Ａ／Ｄ変換器４３から供給された耳元ノイズＮe1，Ｎe2のそれぞれの値（＋）とＦＩＲフィルタ２３−ｉが出力した信号の値（−）とを加算するものであり、加算した信号を誤差信号として、その値ｅ（ｎ）をＬＭＳ演算器４５に供給する。
【００９１】
ＬＭＳ演算器４５は、最小二乗法のアルゴリズムに従ってＦＩＲフィルタ２３−ｉのフィルタ係数Ｈj（ｎ）を更新するものである。
【００９２】
ＬＭＳアルゴリズムによるＦＩＲフィルタ２３−ｉのフィルタ係数Ｈj（ｎ）の係数更新式は、次の数式（２）によって表される。
【数２】
0004989553.tif 000003
・・・・・・（２）
ＬＭＳ演算器４５は、この数式（２）に従い、逐次、誤差信号の値ｅ（ｎ）のエネルギーが最小となるようなフィルタ係数Ｈj（ｎ）を求める。そして、ＬＭＳ演算器４５は、求めたフィルタ係数Ｈj（ｎ）をＦＩＲフィルタ２３−ｉに供給する。
【００９３】
このように構成された信号処理部１７は、学習ステップ１を実行することにより、ＦＩＲフィルタ２３−ｉの最適なフィルタ係数Ｈj（ｎ）を決定する。
【００９４】
次に、打ち消し音発生用スピーカ１２−１，（１２−２）から耳元マイクロホン１６−１，（１６−２）までの学習ステップ２を実行する場合、信号処理部１７は、図６（ａ），（図１６（ｂ））に示すように、Ｄ／Ａ変換器２６−１，（２６−２）と、増幅器２７−１，（２７−２）と、遅延器５１と、増幅器５２と、Ａ／Ｄ変換器５３と、加算器５４と、ＬＭＳ演算器５５と、ＦＩＲフィルタ２５−１，（２５−２）と、によって構成される。
【００９５】
遅延器５１は、ＦＩＲフィルタ２５−１，（２５−２）への入力タイミングを補正するため、仮想打ち消し音信号生成器１５から出力された学習用の打ち消し音信号Ｓc0を遅延させるものである。この遅延器５１が遅延させた信号が仮想ノイズ打ち消し音遅延信号に相当する。
【００９６】
運転席の打ち消し音発生用スピーカ１２−１，（１２−２）に出力する信号を生成する仮想打ち消し音信号生成器１５から耳元マイクロホン１６−１，（１６−２）までの音の遅延時間は、Ｄ／Ａ変換器２６−１，（２６−２）の処理時間Ｔ１と、打ち消し音発生用スピーカ１２−１，（１２−２）から耳元マイクロホン１６−１，（１６−２）に音が伝搬する伝搬時間Ｔ２と、を加算した時間（Ｔ１＋Ｔ２）になる。
【００９７】
また、耳元マイクロホン１６−１，（１６−２）からＦＩＲフィルタ２５−ｉの間のＡ／Ｄ変換器５３にも処理時間Ｔ３があり、仮想打ち消し音信号生成器１５から対象信号としてＦＩＲフィルタ２５−ｉに入力されるまでの遅延時間ΔＴは、これらを加算した時間（Ｔ１＋Ｔ２＋Ｔ３）になる。
遅延器５１の遅延時間はこのΔＴ相当の長さとなる。
【００９８】
増幅器５２、Ａ／Ｄ変換器５３、加算器５４、ＬＭＳ演算器５５は、それぞれ、図５（ａ），（ｂ）に示す増幅器４２、Ａ／Ｄ変換器４３、加算器４４、ＬＭＳ演算器４５と同様のものである。
【００９９】
加算器５４とＬＭＳ演算器５５とは、耳元マイクロホン１６−１，１６−２がそれぞれ収音した耳元ノイズＮe1，（Ｎe2）を対象信号とし、遅延器５１が遅延させたノイズ打ち消し音信号Ｓc0を参照信号として、参照信号とフィルタ２５−１，（２５−２）の出力信号との誤差信号に基づいてフィルタ２５−１，（２５−２）のフィルタ係数を設定するものである。
【０１００】
加算器５４は、遅延器５１が遅延させたノイズ打ち消し音信号Ｓc0の値（＋）とフィルタ２５−１，（２５−２）の出力信号の値（−）とを加算するものであり、加算した信号を誤差信号として、その値ｅ（ｎ）をＬＭＳ演算器５５に供給する。
【０１０１】
ＬＭＳ演算器５５は、数式（２）に従い、逐次、誤差信号の値ｅ（ｎ）のエネルギーが最小となるようなフィルタ係数Ｈj（ｎ）を求める。そして、ＬＭＳ演算器５５は、求めたフィルタ係数Ｈj（ｎ）をＦＩＲフィルタ２５−１に供給する。
【０１０２】
このように構成された信号処理部１７は、学習ステップ２を実行することにより、ＦＩＲフィルタ２５−１，（２５−２）の最適なフィルタ係数Ｈj（ｎ）を決定する。
【０１０３】
制御部１８は、車両用ノイズ低減装置全体を制御するものである。制御部１８は、信号処理部１７が学習ステップ１、２を実行するように、仮想走行ノイズ生成器１４と仮想打ち消し音信号生成器１５と信号処理部１７とを制御する。
【０１０４】
また、制御部１８は、通常動作状態時において、タイヤ走行ノイズを低減するように信号処理部１７を制御する。
【０１０５】
次に実施形態１に係る車両用ノイズ低減装置の動作を説明する。
車両用ノイズ低減装置の動作は、通常使用時と学習時に分けられる。また、学習は、収音マイクロホンからドライバ２の耳元までの特性を学習する学習ステップ１と、打ち消し音発生用スピーカ１２−ｉからドライバ２の耳元までの特性を学習する学習ステップ２の、２つの学習ステップに分けられる。
【０１０６】
第１番目に、学習ステップ１の動作を説明する。
制御部１８は、図５（ａ）に示すように、まず、ドライバ２の左側の耳元マイクロホン１６−１と収音マイクロホン１１−１とを用いて、信号処理部１７のＦＩＲフィルタ２３−１のフィルタ特性を学習させる（図５（ａ）においてｉ＝１）。この学習ステップ１をステップＳ１１とする。
【０１０７】
制御部１８は、このステップＳ１１を次のように実行する。まず、制御部１８は、仮想走行ノイズ生成器１４が仮想ノイズ源としてのディジタルの仮想走行ノイズＳdを生成するように制御し、生成した仮想走行ノイズＳdを信号処理部１７に供給する。
【０１０８】
信号処理部１７のＤ／Ａ変換器３１は、仮想走行ノイズ生成器１４から供給された仮想ノイズ源としてのディジタルの仮想走行ノイズＳdをアナログの仮想走行ノイズＳdに変換する。
【０１０９】
増幅器３２は、この仮想ノイズ源としての仮想走行ノイズＳdを増幅し、増幅した仮想走行ノイズＳdを、左前のタイヤ１０１の近傍に配置された仮想走行ノイズ出力用加振機１３−１に供給する。仮想走行ノイズ出力用加振機１３−１は、供給された仮想走行ノイズＳdに基づいて、タイヤ１０１から仮想ノイズ音を出力させる。
【０１１０】
収音マイクロホン１１−１は、この仮想ノイズ音を検知し、仮想ノイズ音信号Ｓt1を信号処理部１７の増幅器２１−１に供給する。
【０１１１】
増幅器２１−１は、この仮想ノイズ音信号Ｓt1を増幅し、Ａ／Ｄ変換器２２−１は、仮想ノイズ音信号Ｓt1をディジタルの信号に変換する。
【０１１２】
遅延器４１は、この仮想ノイズ音信号Ｓt1を遅延させ、遅延させた仮想ノイズ音信号Ｓt1をＦＩＲフィルタ２３−１に供給する。ＦＩＲフィルタ２３−１は、この仮想ノイズ音信号Ｓt1を入力信号として、数式（１）に従って値が求められた出力信号を出力する。
【０１１３】
一方、増幅器４２は、耳元マイクロホン１６−１から供給された耳元ノイズＮe1を増幅し、Ａ／Ｄ変換器４３は、この耳元ノイズＮe1をディジタルの耳元ノイズＮe1に変換する。
【０１１４】
加算器４４は、この耳元ノイズＮe1を参照信号として、この値とＦＩＲフィルタ２３−１の出力信号の値ｙ（ｎ）とを加算し、加算した信号を誤差信号として、ＬＭＳ演算器４５に供給する。
【０１１５】
ＬＭＳ演算器４５は、数式（２）に従い、加算器４４から供給された誤差信号に基づいて、ＦＩＲフィルタ２３−１のフィルタ係数Ｈi(ｎ）を逐次更新する。
【０１１６】
制御部１８は、信号処理部１７の加算器４４からの誤差信号の値ｅ（ｎ）が最小になったとき、ＦＩＲフィルタ２３−１のフィルタ係数Ｈj（ｎ）を固定する。このように、制御部１８が、このステップＳ１１を実行することにより、信号処理部１７のＦＩＲフィルタ２３−１のフィルタ係数Ｈj（ｎ）を決定する。
【０１１７】
同様にして、前後左右４つのタイヤに対応する仮想走行ノイズ出力用加振機１３−１から１３−４と収音マイクロホン１１−１から１１−４それぞれに対し、左右の耳元マイクロホン１６−１、１６−２までの８つの経路の学習ステップ１をステップＳ１１からＳ１８として実行する。
【０１１８】
なお、仮想走行ノイズ出力用加振機１３−ｉは複数台同時に使用することはないので、Ｄ／Ａ変換器３１と増幅器３２と仮想走行ノイズ出力用加振機１３を１組だけにして、学習する経路を変更する度に仮想走行ノイズ出力用加振機１３の場所を変更して進めても構わない。
【０１１９】
第２番目に、学習ステップ２の動作を説明する。制御部１８は、図６（ａ）に示すように、ドライバ２の耳元マイクロホン１６−ｉを用いて、信号処理部１７に、打ち消し音発生用スピーカ１２−ｉから耳元マイクロホン１６−ｉまでのフィルタ特性を学習させる。この学習ステップ２をステップＳ２１とする。
【０１２０】
制御部１８は、このステップＳ２１を次のように実行する。
まず、制御部１８は、仮想打ち消し音信号生成器１５が仮想打ち消し音信号Ｓc0を生成するように制御し、生成した仮想打ち消し音信号Ｓc0を信号処理部１７に供給する。
【０１２１】
信号処理部１７のＤ／Ａ変換器２６−１は、仮想打ち消し音信号生成器１５から供給されたディジタルの仮想打ち消し音信号Ｓc0をアナログの仮想打ち消し音信号Ｓc0に変換する。
【０１２２】
増幅器２７−１は、この仮想打ち消し音信号Ｓc0を増幅し、増幅した仮想打ち消し信号Ｓc1を打ち消し音発生用スピーカ１２−１に供給する。
【０１２３】
打ち消し音発生用スピーカ１２−１は、供給された仮想打ち消し信号Ｓc1に基づいて仮想打ち消し音を出力し、耳元マイクロホン１６−１は、打ち消し音発生用スピーカ１２−１が出力したアナログの仮想打ち消し音を入力する。そして、耳元マイクロホン１６−１は、耳元ノイズＮe1に相当する仮想打ち消し信号を増幅器５２に供給する。
【０１２４】
増幅器５２は、この耳元ノイズＮe1を増幅し、Ａ／Ｄ変換器５３は、このアナログの耳元ノイズＮe1をディジタルの耳元ノイズＮe1に変換し、変換したディジタルの耳元ノイズＮe1をＦＩＲフィルタ２５−１に供給する。
【０１２５】
ＦＩＲフィルタ２５−１は、耳元ノイズＮe1を入力信号として入力し、数式（１）に従って値ｙ（ｎ）が求められた出力信号を出力する。
【０１２６】
一方、遅延器５１は、仮想打ち消し音信号生成器１５から供給された仮想打ち消し音信号Ｓc0を一定時間遅延させて加算器５４に供給する。
【０１２７】
加算器５４は、ＦＩＲフィルタ２５−１の出力信号の値ｙ（ｎ）と遅延器５１から供給された仮想打ち消し音信号Ｓc0とを加算して、加算した値を誤差信号として、ＬＭＳ演算器５５に供給する。
【０１２８】
ＬＭＳ演算器５５は、数式（２）に従い、誤差信号の値ｅ（ｎ）に基づいてＦＩＲフィルタ２５−１のフィルタ係数Ｈj（ｎ）を更新する。
【０１２９】
制御部１８は、信号処理部１７の加算器５４からの誤差信号の値ｅ（ｎ）が最小になったとき、ＦＩＲフィルタ２５−１のフィルタ係数Ｈj（ｎ）を固定する。このように、制御部１８が、このステップＳ２１を実行することにより、信号処理部１７のＦＩＲフィルタ２５−１のフィルタ係数Ｈj（ｎ）を決定する。
【０１３０】
同様にして、制御部１８は、打ち消し音発生用スピーカ１２−２から耳元マイクロホン１６−２までのフィルタ特性の学習を、ステップＳ２２として実行し、ＦＩＲフィルタ２５−２のフィルタ係数Ｈj（ｎ）を決定する。
【０１３１】
第３番目に、通常使用状態の動作を説明する。
信号処理部１７は、ＦＩＲフィルタ２３−１〜２３−８，２５−１，２５−２の最適なフィルタ係数Ｈj（ｎ）に基づいて、ドライバの耳元でタイヤ走行ノイズとは逆位相で同じ振幅となる打ち消し音信号Ｓc1，Ｓc2を生成する。そして、信号処理部１７は、生成した打ち消し音信号Ｓc1，Ｓc2を、それぞれ、打ち消し音発生用スピーカ１２−１，１２−２に供給する。
【０１３２】
打ち消し音発生用スピーカ１２−１，１２−２は、それぞれ、供給された打ち消し音信号Ｓc1，Ｓc2に基づいて打ち消し音を出力する。これにより、タイヤ走行ノイズはドライバの耳元で打ち消され低減される。
【０１３３】
以上説明したように、本実施形態１によれば、収音マイクロホン１１−１〜１１−４は、個別にタイヤ１０１〜１０４のタイヤ走行ノイズを収音し、タイヤ走行ノイズを低減するようにした。
【０１３４】
従って、タイヤ１０１〜１０４が独立した複数のタイヤ走行ノイズを効果的に低減することができる。
【０１３５】
また、信号処理部１７は、耳元マイクロホン１６−１，１６−２を用いてタイヤ１０１〜１０４毎に学習ステップ１を実行し、ＦＩＲフィルタ２３−１〜２３−８，２５−１，２５−２のフィルタ係数Ｈj（ｎ）を決定する。
【０１３６】
また、信号処理部１７は、耳元マイクロホン１６−１，１６−２を用いて打ち消し音発生用スピーカ１２−１、１２−２毎に学習ステップ２を実行し、ＦＩＲフィルタ２３−１〜２３−８，２５−１，２５−２のフィルタ係数Ｈj（ｎ）を決定するようにした。
【０１３７】
従って、タイヤ１０１〜１０４が独立した複数のノイズ源であり、各周波数帯域が同じであったとしても、最適なフィルタ係数Ｈj（ｎ）を決定することができる。
【０１３８】
また、学習ステップ１，２において、それぞれ、遅延器４１，５１を備え、仮想ノイズ音信号Ｓt１〜Ｓt４、打ち消し音信号Ｓc0を遅延させてＦＩＲフィルタ２３−１〜２３−８，２５−１，２５−２への入力タイミングを補正するようにした。
【０１３９】
このため、走行ノイズの伝搬時間に対する信号処理のタイミングを正確に合わせることができ、タイヤ走行ノイズを効果的に低減することができる。
【０１４０】
（実施形態２）
実施形態２に係る車両用ノイズ低減装置は、オーディオ装置のオーディオ信号の影響を排除して、オーディオ信号を打ち消すことなく、タイヤ走行ノイズを低減するようにしたものである。
【０１４１】
実施形態２に係る車両１は、図７に示すように、オーディオ装置１９を備える。オーディオ装置１９は、スピーカ６０−１，６０−２と、増幅器６１−１，６１−２と、を備える。
【０１４２】
スピーカ６０−１，６０−２は、それぞれ、オーディオ装置１９のＬチャネル、Ｒチャネルのスピーカであり、増幅器６１−１，６１−２から供給された信号に基づいてＬチャネル、Ｒチャネルの音声を出力する。
【０１４３】
増幅器６１−１は、左側のオーディオ信号Ｓ_ad(L)（アナログ信号）を（振幅）増幅するものであり、増幅したオーディオ信号Ｓ_ad(L)をスピーカ６０−１に供給する。
【０１４４】
増幅器６１−２は、右側のオーディオ信号Ｓ_ad(Ｒ)（アナログ信号）を（振幅）増幅するものであり、増幅したオーディオ信号Ｓ_ad(R)をスピーカ６０−２に供給する。
【０１４５】
信号処理部１７は、Ａ／Ｄ変換器６２−１〜６２−８と、ＦＩＲフィルタ６３−１〜６３−８（図中、ＦＩＲ（Ａｘ）と記す。）と、加算器６４−１〜６４−４と、を備える（尚、Ａ／Ｄ変換器６２−３〜６２−６と、ＦＩＲフィルタ６３−３〜６３−６とは、図示を省略）。
【０１４６】
Ａ／Ｄ変換器６２−１，６２−３，６２−５，６２−７は、アナログのオーディオ信号Ｓ_ad(L)をディジタルのオーディオ信号Ｓ_ad(L)に変換するものであり、変換したオーディオ信号Ｓ_ad(L)を、それぞれ、ＦＩＲフィルタ６３−１，６３−３，６３−５，６３−７に供給する。
【０１４７】
Ａ／Ｄ変換器６２−２，６２−４，６２−６，６２−８は、アナログのオーディオ信号Ｓ_ad(R)をディジタルのオーディオ信号Ｓ_ad(R)に変換するものであり、変換したオーディオ信号Ｓ_ad(R)を、それぞれ、ＦＩＲフィルタ６３−２，６３−４，６３−６，６３−８に供給する。
【０１４８】
ＦＩＲフィルタ６３−１〜６３−８は、それぞれ、Ａ／Ｄ変換器６２−１〜６２−８から供給されたオーディオ信号Ｓ_ad(L)，Ｓ_ad(R)を入力信号として、数式（１）に従い、フィルタ処理を行うオーディオ信号用フィルタである。
【０１４９】
加算器６４−１〜６４−４は、ＦＩＲフィルタ６３−１〜６３−４と、６３−５〜６３−８から出力された信号とＡ／Ｄ変換器２２−１〜２２−４から出力された信号と、を加算するものであり、加算した信号をＦＩＲフィルタ２３−１〜２３−４と、２３−５〜２３−８に供給する。
そして、加算器６４−１〜６４−４の出力は、２３−１〜２３−４と、２３−５〜２３−８との入力として使用される。
【０１５０】
信号処理部１７は、それぞれ、オーディオ信号Ｓ_ad(L)，Ｓ_ad(L)から収音マイクロホン１１−１〜１１−４までのフィルタ特性を学習することにより、ＦＩＲフィルタ６３−１〜６３−８の最適なフィルタ係数Ｈj（ｎ）を決定する。
【０１５１】
車両１は、このフィルタ特性学習時、図８に示すように、オーディオ信号生成器６５を備える。このオーディオ信号生成器６５は、仮想オーディオ信号として、学習用のオーディオ信号Ｓ_ad0を生成するものである。
【０１５２】
オーディオ装置１９の増幅器６１−ｐは、オーディオ信号生成器６５からオーディオ信号Ｓ_ad0が供給され、供給されたオーディオ信号Ｓ_ad0を増幅し、増幅したオーディオ信号Ｓ_ad0をスピーカ６０−ｐに供給する。
【０１５３】
フィルタ特性学習時の信号処理部１７は、図８に示すように、さらに、加算器６６と、ＬＭＳ演算器６７と、を備える。
【０１５４】
加算器６６は、Ａ／Ｄ変換器２２−ｉから供給された信号（＋）と、ＦＩＲフィルタ６３−ｋが出力した信号（−）とを加算するものであり、加算した信号を誤差信号として、その値ｅ（ｎ）をＬＭＳ演算器６７に供給する。
【０１５５】
ＬＭＳ演算器６７は、加算器６６から供給された誤差信号の値ｅ（ｎ）に基づいて、数式（２）に従い、ＦＩＲフィルタ６３−ｋのフィルタ係数Ｈj（ｎ）を逐次更新する。そして、誤差信号の値ｅ（ｎ）が最小となったとき、ＦＩＲフィルタ６３−ｋのフィルタ係数Ｈj（ｎ）を固定する。
【０１５６】
ＦＩＲフィルタ６３−ｋは、スピーカ６０−ｐから出力されたオーディオ信号Ｓ_ad0が収音マイクロホン１１−ｉを通じて入力される信号成分を、オーディオ信号Ｓ_ad0から直接計算するフィルタに相当する。したがって、オーディオ信号Ｓ_ad0をＦＩＲフィルタ６３−ｋで処理し、収音マイクロホン１１−ｉを通じて入力される信号から差し引くことによって、オーディオ信号Ｓ_ad0の成分が除去できることになる。
【０１５７】
このようにして、オーディオ信号生成器６５で生成したオーディオ信号Ｓ_ad0が、仮想オーディオ収音信号として、個別の収音マイクロホン１１−１〜１１−４で収音され、このＦＩＲフィルタ６３−１〜６３−８のフィルタ係数Ｈj（ｎ）は、仮想オーディオ収音信号として収音されたタイヤ走行ノイズ信号Ｓt1〜Ｓt4と、オーディオ信号Ｓ_ad0との差異に基づいて決定される。
【０１５８】
信号処理部１７は、このような学習を実行し、ＦＩＲフィルタ６３−１〜６３−８のフィルタ係数Ｈj（ｎ）が決定すると、制御部１８は、信号処理部１７を制御して通常の動作をさせる。
【０１５９】
図７の加算器６４−ｉでは、上述のように、ＦＩＲフィルタ６３−ｋで算出したオーディオ信号成分を、収音マイクロホン１１−ｉで収音した信号から差し引く動作を行っている。これにより、この後生成される打ち消し音信号に、オーディオ信号Ｓ_ad0の成分が混入することを防ぐことが出来る。つまり、タイヤ走行ノイズの打ち消し時に、オーディオ装置１９からの音も同時に打ち消されることを防ぐことが出来る。
【０１６０】
ＦＩＲフィルタ２３−１〜２３−４と，２３−５〜２３−８以降の流れは実施の形態１と同様に、打ち消し音信号Ｓc1，Ｓc2を生成し出力する。これにより、タイヤ走行ノイズは低減される。
【０１６１】
以上説明したように、本実施形態２によれば、信号処理部１７は、オーディオ信号Ｓ_ad(L)，Ｓ_ad(L)から収音マイクロホン１１−１〜１１−４までのフィルタ特性を学習することにより、ＦＩＲフィルタ６３−１〜６３−８の最適なフィルタ係数Ｈj（ｎ）を決定するようにした。
【０１６２】
従って、タイヤ走行ノイズに混入したオーディオ信号Ｓ_ad(L)，Ｓ_ad(L)の影響を排除してタイヤ走行ノイズを低減することができる。
【０１６３】
（実施形態３）
実施形態３に係る車両用ノイズ低減装置は、タイヤ走行ノイズに混入した緊急車両の警報音がタイヤ走行ノイズとして排除されないようにしたものである。
【０１６４】
実施形態３に係る車両用ノイズ低減装置は、図９に示すように、信号取得部７１−１〜７１−４と、加算器７２−１〜７２−４と、を備える。
【０１６５】
信号取得部７１−１〜７１−４は、それぞれ、Ａ／Ｄ変換器２２−１〜２２−４が出力した信号から、例えば緊急車両の警報音といった特定周波数の持続信号を取得するものであり、この特定周波数で、且つ持続音の信号のみを通過させるディジタルフィルタによって構成される。
【０１６６】
信号取得部７１−１〜７１−４は、それぞれ、取得した持続信号を加算器７２−１〜７２−４に供給する。
【０１６７】
加算器７２−１〜７２−４は、それぞれ、信号取得部７１−１〜７１−４から供給された信号を反転させ、反転した信号とＡ／Ｄ変換器２２−１〜２２−４が出力した信号とを加算するものである。
【０１６８】
例えば、特定周波数の警報音を出力しながら緊急車両が近くを通ると、この警報音による持続信号は、タイヤ走行ノイズに混入する。
【０１６９】
信号取得部７１−１〜７１−４は、それぞれ、Ａ／Ｄ変換器２２−１〜２２−４が出力した信号から、この持続信号を抽出する。
【０１７０】
加算器７２−１〜７２−４は、信号取得部７１−１〜７１−４がそれぞれ取得した持続信号を反転させて、この反転させた信号を、それぞれ、Ａ／Ｄ変換器２２−１〜２２−４から出力された信号と加算する。
【０１７１】
加算することにより、タイヤ走行ノイズ打ち消し音を生成する基の信号から緊急車両の警報音が取り除かれることになり、この加算器７２−１〜７２−４は、特定周波数音信号減算部に相当し、加算器７２−１〜７２−４の各出力をＦＩＲ２３−１〜２３−８の入力として使用される。
【０１７２】
このため、打ち消し音によって緊急車両の警報音も打ち消されることが回避できる。なお、ＦＩＲフィルタ２３−１〜２３−８以降の処理は実施形態１と同様である。
【０１７３】
以上説明したように、本実施形態３によれば、信号処理部１７は、特定周波数の持続信号をＡ／Ｄ変換器２２−１〜２２−４が出力した信号から取得し、反転させてＡ／Ｄ変換器２２−１〜２２−４が出力した信号と加算するようにした。
【０１７４】
従って、タイヤ走行ノイズに混入した持続信号に影響されずに、タイヤ走行ノイズを低減することができる。
【０１７５】
尚、本発明を実施するにあたっては、種々の形態が考えられ、上記実施の形態に限られるものではない。
上記実施形態では、搭乗者をドライバ２として説明した。しかし、搭乗者がドライバ２に限られるものではなく、助手席、後部座席に座っている搭乗者であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１７６】
【図１】本発明の実施形態１に係る車両用ノイズ低減装置の構成を示すブロック図である。
【図２】ドライバ周辺に配置されたヘッドレスト、打ち消し音発生用スピーカ、耳元マイクロホンを示す図である。
【図３】通常動作状態における信号処理部の構成を示す図である。
【図４】図１に示す信号処理部が実行する学習ステップを示す図である。
【図５】各収音マイクロホンから各耳元マイクロホンまでの学習ステップ１を実行する場合の信号処理部の構成を示す図であり、（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、各収音マイクロホンからドライバの左側、右側の耳元マイクロホンまでの学習ステップ１を実行する場合の信号処理部の構成を示す図である。
【図６】運転席の各打ち消し音発生用スピーカから各耳元マイクロホンまでのフィルタ特性を学習する学習ステップ２を実行する場合の信号処理部の構成を示す図であり、（ａ），（ｂ）は、それぞれ、運転席の左側、右側の打ち消し音発生用スピーカから左側、右側の耳元マイクロホンまでのフィルタ特性を学習する学習ステップ２を実行する場合の信号処理部の構成を示す図である。
【図７】本発明の実施形態２に係る車両用ノイズ低減装置の構成を示すブロック図である。
【図８】学習ステップを実行する場合の信号処理部の構成を示すブロック図である。
【図９】本発明の実施形態３に係る車両用ノイズ低減装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【０１７７】
１  車両
２  ドライバ
１７  信号処理部
１１−１〜１１−４  収音マイクロホン
１２−１，１２−２  打ち消し音発生用スピーカ
１３−１〜１３−４  仮想走行ノイズ出力用加振機
１４  仮想走行ノイズ生成器
１５  仮想打ち消し音信号生成器
１６−１，１６−２  耳元マイクロホン
２３−１〜２３−８  ＦＩＲフィルタ
２５−１，２５−２  ＦＩＲフィルタ
６３−１〜６３−８  ＦＩＲフィルタ
６５  オーディオ信号生成器
【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】
0004989553.tif 000010
【図８】
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【図９】
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