(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
室内で発生した音を音検出信号として検出する音検出手段と、
該音検出手段によって検出された音検出信号からオーディオ信号に基づく成分を取り除いて消音対象である騒音成分を求める分離手段と、
該分離手段により求められた騒音成分を消音するための制御音を発生する音発生手段と、
該音発生手段を駆動する駆動信号を、前記分離手段により求められた騒音成分に応じて作成する駆動信号作成手段と、
前記分離手段により分離された騒音成分と前記駆動信号作成手段により作成された駆動信号との間の伝達特性を推定する伝達特性推定手段と、備えており、
前記分離手段は、前記音検出手段によって検出された音検出信号から、前記伝達特性推定手段により推定された伝達特性を前記オーディオ信号に掛け合わせた信号を差し引くことにより消音対象である騒音成分を求め、
前記音発生手段は、前記駆動信号作成手段により作成された駆動信号に応じた制御音のほか、前記オーディオ信号に応じたオーディオ音を発生し、
前記伝達特性推定手段は、前記音声発生手段により制御音を発生させる場合と発生させない場合それぞれにおいて前記分離手段により求められる騒音成分の差，および，前記駆動信号作成手段により作成された駆動信号から、前記伝達特性を推定する
ことを特徴とする能動型騒音低減装置。
【請求項２】
請求項１に記載の能動型騒音低減装置であって、
前記伝達特性推定手段は、一定周期で繰り返し伝達特性の推定を行う
ことを特徴とする能動型騒音低減装置。
【請求項３】
室内で発生した音を音検出信号として検出する音検出手段と、
該音検出手段によって検出された音検出信号からオーディオ信号に基づく成分を取り除いて消音対象である騒音成分を求める分離手段と、
該分離手段により求められた騒音成分を消音するための制御音を発生する音発生手段と、
該音発生手段を駆動する駆動信号を、前記分離手段により求められた騒音成分に応じて作成する駆動信号作成手段と、
前記分離手段により分離された騒音成分と前記駆動信号作成手段により作成された駆動信号との間の伝達特性の逆特性（以下「逆伝達特性」という）を推定する逆伝達特性推定手段と、を備えており、
前記分離手段は、前記音検出手段によって検出された音検出信号から前記オーディオ信号を差し引くことにより消音対象である騒音成分を求め、
前記音発生手段は、前記駆動信号作成手段により作成された駆動信号に応じた制御音のほか、前記オーディオ信号に逆伝達特性を掛け合わせた信号に応じたオーディオ音を発生して、
前記伝達特性推定手段は、前記音声発生手段により制御音を発生させる場合と発生させない場合それぞれにおいて前記分離手段により求められる騒音成分の差，および，前記駆動信号作成手段により作成された駆動信号から、前記逆伝達特性を推定する
ことを特徴とする能動型騒音低減装置。
【請求項４】
請求項３に記載の能動型騒音低減装置であって、
前記逆伝達特性推定手段は、一定周期で繰り返し伝達特性の推定を行う
ことを特徴とする能動型騒音低減装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれかに記載の能動型騒音低減装置であって、
騒音の周期に追従した基準信号を発生する基準信号発生手段を備え、
前記駆動信号作成手段は位相及びゲインを可変設定可能な適応フィルタを含み、前記騒音成分が最小となるように前記適応フィルタのフィルタ特性を可変設定して前記駆動信号を前記基準信号から作成する
ことを特徴とする能動型騒音低減装置。
【請求項６】
室内で発生した音を音検出信号として検出し、該音検出信号からオーディオ信号に基づく成分を取り除いて消音対象である騒音成分を下記（１）にて求め、音発生手段を駆動する駆動信号を前記騒音成分に応じて作成し、該駆動信号および前記オーディオ信号に応じて前記音発生手段を駆動することにより、前記騒音成分を消音するための制御音およびオーディオ音を発生させる
ことを特徴とする騒音低減方法。
（１）前記音声発生手段により制御音を発生させる場合と発生させない場合それぞれにおいて求められる騒音成分の差，および，前記駆動信号から、前記騒音成分と前記駆動信号との間の伝達特性を推定し、該伝達特性を前記オーディオ信号に掛け合わせてなる信号を、前記音検出信号から差し引くことにより消音対象である騒音成分を求める。
【請求項７】
室内で発生した音を音検出信号として検出し、該音検出信号からオーディオ信号を差し引くことにより消音対象である騒音成分を求め、音発生手段を駆動する駆動信号を前記騒音成分に応じて作成し、該騒音成分と前記駆動信号との間の伝達特性の逆特性（以下「逆伝達特性」という）を下記（１）にて推定し、前記駆動信号および前記オーディオ信号に前記推定した逆伝達特性を掛け合わせた信号に応じて前記音発生手段を駆動することにより音を発生させる
ことを特徴とする騒音低減方法。
（１）前記音声発生手段により制御音を発生させる場合と発生させない場合それぞれにおいて求められる騒音成分の差，および，前記駆動信号から前記逆伝達特性を推定する。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、制御音と騒音とを互いに干渉させることにより騒音の低減を図る能動型騒音低減装置及び騒音低減方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の能動型騒音低減装置において、効果的な騒音低減を図るためには、騒音に対し同一周波数、同一振幅でかつ逆位相の制御音をスピーカ等の音発生手段により発生させなければならない。そのため、Ｆｉｌｔｅｒｅｄ−Ｘ−ＬＭＳ（Ｌｅａｓｔ  Ｍｅａｎ  Ｓｑｕａｒｅ）制御と呼ばれる制御方法を能動型騒音低減装置に適用して、騒音発生源が例えば自動車エンジンの場合にはその回転センサ信号（基準信号）および騒音検出用のマイクロフォンから取得したマイク信号に基づいて上記スピーカの最適な駆動信号を算出する。
【０００３】
このような能動型騒音低減装置としては、例えば特開平５−１１７７７号公報に開示されたものがあり、これはスピーカとマイクロフォンとの間に存在する音場等の伝達系の伝達特性を音楽ソースを用いて予め推定するものである。そしてこの伝達特性を用いて、マイクロフォンによって検出された相殺音が最小となるように、適応デジタルフィルタを変更する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特開平５−１１７７７号公報の能動型騒音低減装置では、マイクロフォンによって検出される音には例えばオーディオ装置から出力される音楽などの有用な音も含まれるにもかかわらず、これらを含めてすべて騒音として取り扱うことになるため、人間が聞きたい音の成分まで消音されてしまうという不都合があった。
【０００５】
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、その目的は、騒音だけを低減することのできる能動型騒音低減装置及び騒音低減方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
上記課題を解決するため、請求項１記載の能動型騒音低減装置は、室内で発生した音を音検出信号として検出する音検出手段と、該音検出手段によって検出された音検出信号からオーディオ信号に基づく成分を取り除いて消音対象である騒音成分を求める分離手段と、該分離手段により求められた騒音成分を消音するための制御音を発生する音発生手段と、該音発生手段を駆動する駆動信号を、前記分離手段により求められた騒音成分に応じて作成する駆動信号作成手段と、前記分離手段により分離された騒音成分と前記駆動信号作成手段により作成された駆動信号との間の伝達特性を推定する伝達特性推定手段と、備えており、前記分離手段は、前記音検出手段によって検出された音検出信号から、前記伝達特性推定手段により推定された伝達特性を前記オーディオ信号に掛け合わせた信号を差し引くことにより消音対象である騒音成分を求め、前記音発生手段は、前記駆動信号作成手段により作成された駆動信号に応じた制御音のほか、前記オーディオ信号に応じたオーディオ音を発生し、前記伝達特性推定手段は、前記音声発生手段により制御音を発生させる場合と発生させない場合それぞれにおいて前記分離手段により求められる騒音成分の差，および，前記駆動信号作成手段により作成された駆動信号から、前記伝達特性を推定する、ことを特徴とする。
【０００７】
かかる能動型騒音低減装置では、マイクロフォンや振動センサなどのような音検出手段は、自動車や航空機や船舶や鉄道車両などの室内で発生した音を音検出信号として検出する。分離手段は、この音検出信号からオーディオ信号に基づく成分を取り除き消音対象である騒音成分を求める。ここで、オーディオ信号とはテレビやラジオやビデオなどのオーディオ機器から出力される信号のこといい、音楽やアナウンス、ナレーションなどに関する信号のことをいう。また、オーディオ信号に基づく成分とは、オーディオ装置から出力されるオーディオ信号そのものであってもよいし、このオーディオ信号に何らかの加工を加えたものであってもよい。音発生手段は、駆動信号作成手段によって作成された駆動信号によって駆動されるものであり、騒音成分を消音するための制御音を発生する。
【０００８】
また、かかる能動型騒音低減装置によれば、オーディオ信号に基づく成分を取り除いた後の騒音成分のみを消音対象としているため、騒音だけを低減することができ、人が聞きたい音楽等は保護されるという効果が得られる。
【０００９】
また、かかる能動型騒音低減装置は、音検出信号と駆動信号との間の伝達特性（つまり音検出手段と音発生手段との間の伝達特性）の影響が大きい場合を考慮したものである。即ち、音発生手段から発生されたオーディオ音（オーディオ信号に応じた音）が音検出手段に至ったときには、伝達特性を掛け合わせた信号として検出される。このため、分離手段は音検出信号からオーディオ信号に伝達特性を掛け合わせた信号を差し引くことにより騒音成分を求めるのである。
【００１０】
また、かかる能動型騒音低減装置によれば、特に伝達特性の影響が大きい場合において、その伝達特性を考慮して音検出信号から騒音成分を取り出しているため、騒音だけを精度よく低減することができ、人が聞きたい音楽等は確実に保護されるという効果が得られる。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の能動型騒音低減装置であって、前記伝達特性推定手段は、一定周期で繰り返し伝達特性の推定を行う、ことを特徴とする。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、室内で発生した音を音検出信号として検出する音検出手段と、該音検出手段によって検出された音検出信号からオーディオ信号に基づく成分を取り除いて消音対象である騒音成分を求める分離手段と、該分離手段により求められた騒音成分を消音するための制御音を発生する音発生手段と、該音発生手段を駆動する駆動信号を、前記分離手段により求められた騒音成分に応じて作成する駆動信号作成手段と、前記分離手段により分離された騒音成分と前記駆動信号作成手段により作成された駆動信号との間の伝達特性の逆特性（以下「逆伝達特性」という）を推定する逆伝達特性推定手段と、を備えており、前記分離手段は、前記音検出手段によって検出された音検出信号から前記オーディオ信号を差し引くことにより消音対象である騒音成分を求め、前記音発生手段は、前記駆動信号作成手段により作成された駆動信号に応じた制御音のほか、前記オーディオ信号に逆伝達特性を掛け合わせた信号に応じたオーディオ音を発生して、前記伝達特性推定手段は、前記音声発生手段により制御音を発生させる場合と発生させない場合それぞれにおいて前記分離手段により求められる騒音成分の差，および，前記駆動信号作成手段により作成された駆動信号から、前記逆伝達特性を推定する、ことを特徴とする。
【００１２】
かかる能動型騒音低減装置も、前出の伝達特性の影響が大きい場合を考慮したものである。即ち、オーディオ信号に応じた音をそのまま音発生手段から発生させるとすれば、その音を音検出手段が検出したときつまり人間が耳で聴取したとき、その音は伝達特性が掛け合わされた状態で検出または聴取される。この点に鑑み、本発明では、オーディオ音としてオーディオ信号に逆伝達特性を掛け合わせた信号に応じた音を発生させ、その音を音検出手段が検出したときつまり人間が耳で聴取したときには、その音に伝達特性が掛け合わされることにより、オーディオ信号に応じた音そのものを検出または聴取できるようにしたのである。
【００１３】
この場合、音検出信号にはオーディオ信号に応じた音が含まれるため、分離手段は音検出信号からオーディオ信号を差し引くことにより、騒音成分を求める。かかる能動型騒音低減装置によれば、特に伝達特性の影響が大きい場合において、その伝達特性を考慮してオーディオ音を発生させているため、聴取者は良好なオーディオ音を聴取することができるという効果が得られる。
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の能動型騒音低減装置であって、前記逆伝達特性推定手段は、一定周期で繰り返し伝達特性の推定を行う、ことを特徴とする。
【００１４】
請求項５記載の発明は、請求項１から４のいずれかに記載の能動型騒音低減装置であって、騒音の周期に追従した基準信号を発生する基準信号発生手段を備え、前記駆動信号作成手段は位相及びゲインを可変設定可能な適応フィルタを含み、前記騒音成分が最小となるように前記適応フィルタのフィルタ特性を可変設定して前記駆動信号を前記基準信号から作成することを特徴とする。
【００１５】
かかる能動型騒音低減装置では、駆動信号の周期が騒音発生源の周期に追従するので、騒音発生源の周期が大きく変動する装置、自動車、電車等についても好適に騒音を低減することができるという効果が得られる。
尚、請求項１〜５のいずれかに記載された能動型騒音低減装置は、例えば、ＲＯＭなどの記録媒体に記録された能動型騒音低減用制御プログラムをコンピュータのＣＰＵが読み取ってその処理を実行するように構成してもよい。このとき、制御プログラムは、コンピュータに、室内で発生した音を検出させ、その検出結果から消音対象でないオーディオ信号に基づく成分を取り除いて消音対象である騒音成分を求めさせ、音発生手段を駆動する駆動信号を該騒音成分に応じて作成させ、該駆動信号によって前記音発生手段を駆動させて前記騒音成分を消音するための制御音を発生させるように記述されている。
【００１６】
請求項６記載の騒音低減方法は、室内で発生した音を音検出信号として検出し、該音検出信号からオーディオ信号に基づく成分を取り除いて消音対象である騒音成分を下記（１）にて求め、音発生手段を駆動する駆動信号を前記騒音成分に応じて作成し、該駆動信号および前記オーディオ信号に応じて前記音発生手段を駆動することにより、前記騒音成分を消音するための制御音およびオーディオ音を発生させることを特徴とする。（１）前記音声発生手段により制御音を発生させる場合と発生させない場合それぞれにおいて求められる騒音成分の差，および，前記駆動信号から、前記騒音成分と前記駆動信号との間の伝達特性を推定し、該伝達特性を前記オーディオ信号に掛け合わせてなる信号を、前記音検出信号から差し引くことにより消音対象である騒音成分を求める。
【００１７】
かかる騒音低減方法によれば、オーディオ信号に基づく成分を取り除いた後の騒音成分のみを消音対象としているため、騒音だけを低減することができ、人が聞きたい音楽等は保護されるという効果が得られる。
【００１８】
また、かかる騒音低減方法によれば、特に伝達特性の影響が大きい場合において、その伝達特性を考慮して音検出信号から騒音成分を取り出しているため、騒音だけを精度よく低減することができ、人が聞きたい音楽等は確実に保護されるという効果が得られる。
【００１９】
請求項７に記載の騒音低減方法は、室内で発生した音を音検出信号として検出し、該音検出信号からオーディオ信号を差し引くことにより消音対象である騒音成分を求め、音発生手段を駆動する駆動信号を前記騒音成分に応じて作成し、該騒音成分と前記駆動信号との間の伝達特性の逆特性（以下「逆伝達特性」という）を下記（１）にて推定し、前記駆動信号および前記オーディオ信号に前記推定した逆伝達特性を掛け合わせた信号に応じて前記音発生手段を駆動することにより音を発生させることを特徴とする。（１）前記音声発生手段により制御音を発生させる場合と発生させない場合それぞれにおいて求められる騒音成分の差，および，前記駆動信号から前記逆伝達特性を推定する。
【００２０】
かかる騒音低減方法によれば、特に伝達特性の影響が大きい場合において、その伝達特性を考慮してオーディオ音を発生させているため、聴取者は良好なオーディオ音を聴取することができるという効果が得られる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の好適な実施例を図面に基づいて説明する。
［第１実施例］
図１は、自動車に搭載した本発明の能動型騒音低減装置のシステム構成図である。
【００２２】
能動型騒音低減装置は、主としてスピーカ１、回転センサ２、マイクロフォン３、及び、制御装置１０から構成される。
スピーカ１は、本発明の音発生手段であり、エンジン（Ｅ／Ｇと略記する）等の騒音発生源から騒音が伝達される車室内の空間に対して制御音を発生するものである。尚、音発生手段としては、スピーカ以外に、例えば騒音発生源から騒音・振動が伝達される経路に存在するルーフパネル４、ダッシュパネル５またはフロアパネル６等の振動部位に加振アクチュエータ（不図示）を取付け、ルーフパネル４、ダッシュパネル５またはフロアパネル６の加振アクチュエータによる振動により騒音を低減する構成を使用してもよい。
【００２３】
回転センサ２は、本発明の基準信号検出手段であり、スピーカ１を駆動するための基準となる回転センサ信号Ｒ（基準信号）を出力するものであり、騒音発生源であるＥ／Ｇの爆発に同期し、Ｅ／Ｇ１回転あたり所定のパルス数を出力するものである。尚、基準信号検出手段としては、回転センサ以外に、例えば振動センサを使用してもよい。振動センサを使用する場合には、騒音発生源の状態を検出でき、かつスピーカ１からの放射音や発生振動が介入されない位置、例えばＥ／Ｇ本体、Ｅ／Ｇマウント等に装着するとよい。
【００２４】
マイクロフォン３は、本発明の音検出手段であり、室内空間に発生している音の状態を検出しマイク信号Ｍ（音検出信号）を出力するものである。マイクロフォン３は乗員の耳元等の消音すべき位置に装着するとよい。尚、音検出手段としては、マイクロフォン以外に、例えば振動センサを使用してもよい。振動センサを使用する場合には、消音すべき位置の音と相関のある振動部位、例えば車内のルーフパネル４またはフロアパネル６、等に装着するとよい。
【００２５】
制御装置１０は、スピーカ１を駆動するための駆動信号Ｙを発生し、その駆動信号Ｙを制御するものであり、入力処理部１１、入力処理部１２、出力処理部１３、分離部１４、駆動信号算出部１５、加算部１６、切り替えスイッチ１７、伝達特性Ｃ推定処理部（以下「Ｃ推定処理部」ともいう）１８を備えている。この制御装置１０としては、例えばマイクロプロセッサやデジタルプロセッサ等のコンピュータを使用することができ、内蔵のＲＯＭに格納された処理手順（後述）をマイクロプロセッサに内蔵のＣＰＵが実行することにより、分離部１４、駆動信号算出部１５、加算部１６、切り替えスイッチ１７、Ｃ推定処理部１８の各動作を制御する。
【００２６】
入力処理部１１は、マイク信号Ｍの中のノイズをローパスフィルタで除去し、上記マイク信号Ｍを所定の増幅率で増幅する周知の回路によって構成されている。この入力処理部１１を通過したマイク信号Ｍは分離部１４に入力される。
入力処理部１２は、回転センサ２からの回転センサ信号Ｒのノイズをローパスフィルタで除去し、上記回転センサ信号Ｒを所定の増幅率で増幅する周知の回路によって構成されている。この入力処理部１２を通過した回転センサ信号Ｒは駆動信号算出部１５に入力される。
【００２７】
出力処理部１３は、加算部１６から出力された加算信号Ｔのノイズをローパスフィルタで除去し、スピーカ１を駆動するために所定の増幅率で加算信号Ｔを増幅する周知の回路によって構成されている。この出力処理部１３を通過した加算信号Ｔはスピーカ１に入力される。
【００２８】
分離部１４は、オーディオ信号Ａに基づく成分、ここではオーディオ信号Ａにスピーカ１とマイクロフォン３との間の伝達特性Ｃを掛け合わせた信号（Ａ・Ｃ）と、入力処理部１１から入力されたマイク信号Ｍとを加算器１４ａに入力し、この加算器１４ａにおいて後者から前者を差し引くことにより、消音対象である騒音成分を算出し、これを分離信号Ｐ（＝Ｍ−Ａ・Ｃ）として駆動信号算出部１５に出力する。尚、オーディオ信号Ａはオーディオ装置７から出力される信号である。
【００２９】
駆動信号算出部１５は、スピーカ１の駆動信号の位相、振幅を算出すると共にその位相、振幅を持つ駆動信号Ｙを回転センサ信号Ｒに基づいて作成し出力する。
加算部１６は、駆動信号算出部１５から入力された駆動信号Ｙとオーディオ装置７から入力されたオーディオ信号Ａとを加算して加算信号Ｔ（＝Ａ＋Ｙ）として出力処理部１３へ出力する。
【００３０】
ここで駆動信号算出部１５の詳細について図２に基づいて説明する。図２は駆動信号算出部の機能を表すブロック図である。この図２に示すように駆動信号算出部１５は、適応フィルタ部１５ａ、前置フィルタ部１５ｂ、適応フィルタ更新処理部１５ｃを備えている。
【００３１】
適応フィルタ部１５ａは、位相・ゲインが可変可能なフィルタ特性Ｈを有し、回転センサ２から出力される回転センサ信号Ｒを基準にして駆動信号Ｙを生成するものである。
前置フィルタ部１５ｂは、駆動信号Ｙに対するマイクロフォン３の分離信号Ｐの遅れを補正するものである。この遅れは分離信号Ｐと駆動信号Ｙとの間の伝達特性Ｃにより生じるものである。このため、伝達特性Ｃに等しいフィルタ特性Ｃ０のフィルタ処理を前置フィルタ部１５ｂにより行う。
【００３２】
適応フィルタ更新処理部１５ｃは、分離信号Ｐが最小となるように、上記適応フィルタ部１５ａのフィルタ特性Ｈ、より具体的には位相・ゲインを可変設定するものである。この適応フィルタ更新処理部１５ｃは、適応フィルタ部１５ａのフィルタ特性Ｈを、Ｆｉｌｔｅｒｅｄ−Ｘ−ＬＭＳ制御と呼ばれる制御方式で使用される後述の理論式によって求め、その値の更新を繰り返す。この更新処理は伝達特性Ｃが固定化された発散なしの制御下において実行される。これにより騒音成分である分離信号Ｐが最小となる。
【００３３】
ここで前置フィルタ部１５ｂの出力をＸｄ、更新刻み（定数）をμ１とすると、これらのパラメータの値と適応フィルタ部１５ａの更新前のフィルタ特性Ｈの値を使用して適応フィルタ部１５ａの更新後の値は数１式のように表すことができる。
【００３４】
【数１】
0003796869.tif 000002
【００３５】
次に、分離信号Ｐと駆動信号Ｙとの間の伝達特性Ｃの測定法について述べる。駆動信号算出部１５と加算部１６との間に設けた切り替えスイッチ１７がオンのとき即ち駆動信号出力がオンのときと、この切り替えスイッチ１７がオフのとき即ち駆動信号出力がオフのときの、各々のマイク信号をＭ１、Ｍ２、分離信号をＰ１、Ｐ２とすると、伝達特性Ｃを推定するＣ推定処理部１８は、分離信号Ｐ１、Ｐ２と駆動信号Ｙから伝達特性Ｃを推定することができる。
【００３６】
分離信号Ｐ１、Ｐ２は、エンジン騒音をＤとすると、
【００３７】
【数２】
0003796869.tif 000003
【００３８】
【数３】
0003796869.tif 000004
【００３９】
で表される。ここで、数２式−数３式とすれば、伝達特性Ｃは、
【００４０】
【数４】
0003796869.tif 000005
【００４１】
で表され、駆動信号出力オン時とオフ時の分離信号の差（Ｐ１−Ｐ２）及び駆動信号Ｙから推定できる。なお、伝達特性Ｃが変化する場合は、何らかの外乱が介入されるときであり、駆動信号Ｙをオフにしても聴覚上問題はない。
また、数４式を得るためには、入力を駆動信号Ｙ、出力を分離信号Ｐ１、Ｐ２とした場合の、伝達関数Ｗ１（駆動信号出力オン時）、Ｗ２（駆動信号出力オフ時）
【００４２】
【数５】
0003796869.tif 000006
【００４３】
【数６】
0003796869.tif 000007
【００４４】
を求め、伝達関数Ｗ１と伝達関数Ｗ２の差をとる。次に、この伝達関数Ｗ１、Ｗ２を算出するために、図３の制御系を構成する。図３の制御系は図２の制御系の適応フィルタ部１５ａに関連する箇所を詳細に表したものである。適応フィルタ部１５ａの伝達関数Ｗｉ（ｉ＝１，２）に任意の初期値を与え、以下のような誤差Ｅを求める。
【００４５】
【数７】
0003796869.tif 000008
【００４６】
【数８】
0003796869.tif 000009
【００４７】
誤差Ｅを０とするために、以下のＦｉｌｔｅｒｅｄ−Ｘ−ＬＭＳ制御理論式によって、フィルタ特性更新手段５１が伝達関数Ｗｉを繰り返し更新する。
【００４８】
【数９】
0003796869.tif 000010
【００４９】
最終的に誤差Ｅ０ならば、伝達関数Ｗ１，Ｗ２より数４式の伝達特性Ｃを求め、前置フィルタの伝達特性を更新する。
次に、制御装置１０の具体的な処理内容を図４のフローチャートに基づいて説明する。図４に示す制御手順は記録媒体であるＲＯＭに、コンピュータ（この場合、マイクロプロセッサ）により読み取り可能なプログラム言語の形態で予め記録されており一定周期で繰り返し実行される。
【００５０】
マイクロプロセッサはステップ（以下「Ｓ」と略す）１の入力処理において、回転センサ信号Ｒ、マイク信号Ｍを入力し、続いてＳ２の分離処理において、マイク信号Ｍから騒音成分を分離して分離信号Ｐとして出力する。即ち、オーディオ装置７から入力されたオーディオ信号に伝達特性Ｃを掛け合わせたものをマイク信号Ｍから差し引くことにより、騒音成分信号としての分離信号Ｐ（＝Ｍ−Ｃ・Ａ）を算出し出力する。
【００５１】
続いて、マイクロプロセッサは、Ｓ３の前置フィルタ処理において、回転センサ信号Ｒと分離信号Ｐの位相調整を行い、Ｓ４のフィルタ特性更新処理において、分離信号Ｐが最小になるように適応フィルタ処理におけるフィルタ特性Ｈを更新する。
【００５２】
この処理の後、マイクロプロセッサはＳ５の適応フィルタ処理において、更新したフィルタ特性Ｈのフィルタ処理を行い、駆動信号Ｙを作成し、Ｓ６の加算処理において、オーディオ信号Ａを駆動信号Ｙに加算して加算信号Ｔ（＝Ａ＋Ｙ）を作成する。
【００５３】
そして、Ｓ７の加算信号出力処理により加算信号Ｔをスピーカ１に出力する。すると、マイクロフォン３は加算信号Ｔが伝達系の影響を受けた状態の信号つまりＣ・Ｔ（＝Ｃ・Ａ＋Ｃ・Ｙ）を入力し、これをマイク信号Ｍとして出力する。その後、マイクロプロセッサはＳ８の伝達特性Ｃ推定処理において、上述したような伝達特性Ｃの推定手順を行うことにより伝達特性Ｃを推定する。
【００５４】
以上のように、本実施例によれば、オーディオ信号に基づく成分を取り除いた後の騒音成分のみを消音対象としているため、騒音だけを低減することができ、人が聞きたい音楽等は保護されるという効果が得られる。また、特に伝達特性の影響が大きい場合には、その伝達特性を考慮したうえでマイク信号から騒音成分を取り出しているため、騒音だけを精度よく低減することができ、人が聞きたい音楽等は確実に保護されるという効果が得られる。
【００５５】
［第２実施例］
図５は、自動車に搭載した本発明の能動型騒音低減装置のシステム構成図である。
第２実施例の能動型騒音低減装置は、第１実施例と比べて、分離部２４及び加算部２６の構成及び処理が異なるほか、第１実施例のＣ推定処理部１８に代えて逆伝達特性Ｃ-1推定処理部（以下「Ｃ-1推定処理部」ともいう）２８を備えている点が異なる以外は、第１実施例と略同じ構成である。従って、同一構成要素については同一符号を付し、その説明を省略する。
【００５６】
本実施例の加算部２６は、駆動信号算出部１５から入力された駆動信号Ｙと、逆伝達特性処理部２９においてオーディオ装置７から入力されたオーディオ信号Ａに逆伝達特性Ｃ-1を掛け合わせた信号とを加算して、これを加算信号Ｔ（＝Ｙ＋Ａ・Ｃ-1）として出力処理部１３へ出力する。
【００５７】
本実施例では、駆動信号Ｙに加えてオーディオ信号Ａに逆伝達特性Ｃ-1を掛け合わせた信号をスピーカ１から出力させるが、これらの信号がスピーカ１からマイクロフォン３に至ったとき、伝達特性Ｃが掛け合わせられた信号として入力される。つまり、オーディオ信号Ａに逆伝達特性Ｃ-1を掛け合わせた信号は、更に伝達特性Ｃが掛け合わされるため、元のオーディオ信号Ａそのものとしてマイクロフォン３に入力される。このため、聴取者は音場等の伝達系の影響を受けていない状態のオーディオ信号Ａを聴取できるという効果が得られる。この効果は、特に、音場等の伝達特性の影響が大きい場合に有用である。
【００５８】
また、分離部２４は、オーディオ信号Ａに基づく成分としてオーディオ信号Ａそのものと、入力処理部１１から入力されたマイク信号Ｍとを加算器２４ａに入力し、この加算器２４ａにおいて後者から前者を差し引くことにより、消音対象である騒音成分を算出し、これを分離信号Ｐ（＝Ｍ−Ａ）として駆動信号算出部１５に出力する。
【００５９】
本実施例では、マイクロフォン３は聴取者の耳と略同じ位置に取り付けてあるため、マイク信号Ｍに含まれるオーディオ信号Ａに基づく成分は、聴取者が聴取するものと略同じ（つまりＡ）である。このため、分離部２４において差し引く成分もオーディオ信号Ａそのものでよいのである。
【００６０】
また、Ｃ-1推定処理部２８は、第１実施例のＣ推定処理部１８と同様にして伝達特性Ｃを求めたうえでその逆特性である逆伝達特性Ｃ-1を求めるものである。このため、詳細な説明は省略する。
制御装置１０の具体的な処理内容の手順は図４のフローチャートと同様であるため、このフローチャートに基づいて説明する。この制御手順は記録媒体であるＲＯＭに、コンピュータ（この場合、マイクロプロセッサ）により読み取り可能なプログラム言語の形態で予め記録されており一定周期で繰り返し実行される。
【００６１】
制御装置１０を構成するマイクロプロセッサは、Ｓ１の入力処理において第１実施例と同様、回転センサ信号Ｒ、マイク信号Ｍを入力する。続くＳ２の分離処理において、マイク信号Ｍから騒音成分を分離して分離信号Ｐとして出力する。即ち、オーディオ装置７から入力されたオーディオ信号Ａそのものをマイク信号Ｍから差し引くことにより、騒音成分信号としての分離信号Ｐ（＝Ｍ−Ａ）を算出し出力する。
【００６２】
続いて、マイクロプロセッサは、Ｓ３の前置フィルタ処理、Ｓ４のフィルタ特性更新処理、Ｓ５の適応フィルタ処理は第１実施例と同様の処理を行う。続くＳ６の加算処理において、オーディオ信号Ａに逆伝達特性Ｃ-1を掛け合わせた信号を駆動信号Ｙに加算して加算信号Ｔ（＝Ａ・Ｃ-1＋Ｙ）を作成する。
【００６３】
そして、Ｓ７の加算信号出力処理により加算信号Ｔ（＝Ａ・Ｃ-1＋Ｙ）をスピーカ１に出力する。その後、マイクロプロセッサはＳ８の伝達特性Ｃ推定処理において、上述したような伝達特性Ｃの推定手順を行うことにより伝達特性Ｃを推定し、更にその逆特性である逆伝達特性Ｃ-1を求める。
【００６４】
以上のように、本実施例によれば、オーディオ信号に基づく成分を取り除いた後の騒音成分のみを消音対象としているため、騒音だけを低減することができ、人が聞きたい音楽等は保護されるという効果が得られる。また、特に伝達特性の影響が大きい場合において、その伝達特性を考慮してオーディオ音を発生させているため、聴取者は良好なオーディオ音を聴取することができるという効果が得られる。
【００６５】
尚、本発明は、上記実施例に何ら限定されるものではなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の形態を採り得ることはいうまでもない。
例えば上記第１実施例において、伝達特性の影響が特に大きくない場合には、分離部１４はオーディオ信号Ａを加工せずそのままマイク信号Ｍから差し引くように処理し、また加算部１６はオーディオ信号Ａそのものと駆動信号Ｙとを加算して加算信号Ｔを作成し、これをスピーカ１に出力する構成としてもよい。
【００６６】
また、上記第１実施例において、音発生手段はただ一つのスピーカ１により制御音とオーディオ音を出力する構成としたが、音発生手段を制御音発生用スピーカとオーディオ音発生スピーカに分けて各々別個に出力してもよい。この場合には、制御音発生用スピーカとマイクロフォンとの間の伝達特性と、オーディオ音発生用スピーカとマイクロフォンとの間の伝達特性を各々推定し、駆動信号算出部１５が駆動信号を作成する際には前者の伝達特性を、分離部１４がマイク信号Ｍから騒音成分を取り出す際には後者の伝達特性を用いるようにしてもよい。尚、第２実施例についても同様の構成を採用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】  第１実施例の能動型騒音低減装置のシステム構成図である。
【図２】  駆動信号算出部の機能を表すブロック図である。
【図３】  図２の制御系を部分的に表すブロック図である。
【図４】  制御装置の処理手順を表すフローチャートである。
【図５】  第２実施例の能動型騒音低減装置のシステム構成図である。
【符号の説明】
１・・・スピーカ、２・・・回転センサ、３・・・マイクロフォン、７・・・オーディオ装置、１０・・・制御装置、１４・・・分離部、１５・・・駆動信号算出部、１５ａ・・・適応フィルタ部、１５ｂ・・・前置フィルタ部、１５ｃ・・・適応フィルタ更新処理部、１６・・・加算部、１７・・・切り替えスイッチ、１８・・・伝達特性Ｃ推定処理部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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