JP2013174874A - 騒音低減装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ユーザに不快感を与えるのを軽減することができる騒音低減装置を提供する。
【解決手段】騒音検出マイク１０１により検出された騒音のレベルと、オフセット記憶部に記憶されている差分とに基づいて、制御音出力部２００による制御音の出力が行われていない状態において残留騒音検出マイク５０１で検出される騒音のレベルを予測する加算器と、加算器で算出された予測騒音値と、制御音出力部２００による制御音の出力が行われている状態において残留騒音検出マイク５０１により検出された残留騒音のレベルとに基づいて、騒音低減対象位置における騒音低減量を算出する加算器と、を備える。
【選択図】図３

Description

本開示は、騒音を低減させる騒音低減装置に関する。

特許文献１は、騒音低減装置の基本的な構成を開示している。この騒音低減装置は、騒音低減対象位置（制御点）において騒音源からの騒音とは逆位相となる制御音を出力する。これにより、制御点における騒音を低減する。

特許文献２は、騒音低減装置において、騒音低減量を推定し、推定した騒音低減量に応じて、騒音低減装置のＯＮ、ＯＦＦを制御することを開示している。具体的には、この騒音低減装置は、制御音を出力するスピーカと、スピーカの騒音源側に設けられた第１のマイクロホンと、スピーカの反騒音源側（例えば制御点）に設けられた第２のマイクロホンとを有する。騒音低減装置は、騒音源が動作している時の騒音と、騒音源が動作しておらず、かつ騒音低減装置が動作していない時の騒音（暗騒音）を各マイクロホンにより検出し、検出された騒音に基づいて騒音低減量を推定する。そして、騒音低減装置は、推定した騒音低減量に応じて、騒音低減装置のＯＮ、ＯＦＦを制御する。

特開平２−２８５７９９号公報 特開平７−２５３７８８号公報

特許文献１、２の騒音低減装置では、騒音低減動作中にユーザに不快感を与えることがある。

本開示は、騒音低減装置の動作中にユーザに不快感を与えるのを軽減することができる騒音低減装置を提供する。

上記課題を解決するために、本開示の騒音低減装置は、騒音低減対象位置とは異なる位置における騒音を検出する第１の騒音検出マイクと、騒音低減対象位置における騒音を検出する第２の騒音検出マイクと、第１の騒音検出マイクの出力と第２の騒音検出マイクの出力に基づいて、騒音低減対象位置における騒音を低減させるための制御音を生成して出力する制御音出力部と、第１の騒音検出マイクの出力と第２の騒音検出マイクの出力に基づいて、騒音低減対象位置における騒音の低減量を算出する騒音低減量算出部と、を備え、騒音低減量算出部は、制御音出力部による制御音の出力が行われていない状態における、第１の騒音検出マイクにより検出された騒音のレベルと第２の騒音検出マイクにより検出された騒音のレベルとの差分を求める差分算出部と、差分算出部で算出された差分を記憶する記憶部と、制御音出力部による制御音の出力が行われている状態において第１の騒音検出マイクにより検出された騒音のレベルと、記憶部に記憶されている差分とに基づいて、制御音出力部による制御音の出力が行われていない状態において第２の騒音検出マイクで検出される騒音のレベルを予測する予測騒音値算出部と、予測騒音値算出部で算出された予測騒音値と、制御音出力部による制御音の出力が行われている状態において第２の騒音検出マイクにより検出された騒音のレベルとに基づいて、騒音低減対象位置における騒音低減量を算出する低減量算出部と、を備える。

本開示における騒音低減装置は、騒音低減動作中にユーザに不快感を与えるのを軽減することができる。

実施の形態１に係る騒音低減装置の基本構成を示すブロック図である。 同騒音低減装置が設置された座席を示す図である。 同騒音低減装置の騒音制御器の構成を示すブロック図である。 平均化部による効果の説明図である。 実施の形態２に係る騒音低減装置の騒音制御器の構成を示すブロック図である。 同騒音低減装置の騒音低減効果判定部の構成を示すブロック図である。 航空機内の騒音レベルの時間変化を表した図である。 同騒音低減装置の騒音低減効果判定部による効果を説明する図である。 その他の実施形態に係る騒音低減装置による効果を説明する図である。

以下、適宜図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。但し、必様以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。
なお、発明者は、当業者が本開示を十分に理解するために添付図面および以下の説明を提供するのであって、これらによって特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図するものではない。

（本開示に至った経緯）
本実施形態にかかる騒音低減装置を説明する前に、本開示に至った経緯について説明する。

例えば航空機や鉄道車両などにおいては、座席に着席した利用者に対して音声サービスなどの情報提供が行われる。そのため、座席における騒音が問題となる。

例えば航空機においては、推力を発生させるためのエンジンやプロペラ等の機器が発生する騒音や、機体が空気層を移動することに伴って発生する風切り音等の空気流に係る騒音がある。このような各騒音源から発生した騒音は、航空機の客室内に伝播して乗客に不快感を与えるとともに、音声サービスの妨げとなる。

航空機の客室内の騒音を低減するため、従来、障壁材料や吸収材料等の遮音材料（受動的減衰手段）が客室と騒音源との間に配置されていた。

しかしながら、遮音材料により騒音対策を行うことは以下のような問題を生じさせる。すなわち、障壁材料や吸収材料は一般に高密度である。このような高密度の材料は、航空機の重量の増加を招く。重量が増加すると、燃費が悪化して航続距離が低下し、航空機の経済性や機能の低下をもたらす。また、障壁材料や吸収材料は傷つきやすく、構造材料としては強度面で問題がある。また、質感などのデザイン性が低下するという問題もある。

これらの問題に対処するため、近年、制御点において騒音源からの騒音とは逆位相となるような制御音を出力することにより制御点における騒音を低減する能動的減衰手段が提案されている。能動的減衰手段としては、例えば、前記特許文献１や特許文献２に記載のものがある。

しかし、特許文献１、２の騒音低減装置では、発明が解決しようとする課題の欄で説明したように、騒音低減装置の作動中にユーザに不快感を与えることがある。

具体的には、騒音源からの騒音は変動する場合がある。騒音の変動が生じると、特許文献１のような騒音低減装置では、騒音源からの騒音と制御音とが同位相となり、制御点における騒音が逆に増加することがある。つまり、騒音低減できず、ユーザに不快感を与えることがある。

特許文献２の騒音低減装置では、騒音低減量に応じて、騒音低減装置のＯＮ、ＯＦＦを制御することが可能である。しかしながら、騒音低減量を求める際、第２のマイクロホン位置における、騒音源が動作しておりかつ騒音低減装置が停止している時の騒音値を知る必要がある。そのため、騒音低減装置を一定周期で停止する必要がある。騒音低減装置の停止中は、騒音源からの騒音がそのまま伝達される。その結果、ユーザに不快感を与えることがある。

本開示はこの問題を解決するため以下の構成を採用する。

以下、本実施の形態にかかる騒音低減装置について図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
１．構成
１−１．騒音低減装置の構成
本実施形態では、本開示にかかる騒音低減装置が航空機の座席に搭載される場合について説明する。

図１は、本実施形態の騒音低減装置の基本構成を示すブロック図である。図２は、本実施形態の騒音低減装置が設置された座席を示す図である。具体的に、図２（ａ）は、座席の正面図である。図２（ｂ）は、座席の側面図である。図２（ｃ）は座席の背面図である。

図１に示すように、騒音低減装置１００は、騒音検出マイク１０１〜１２０、騒音制御器２００１−１〜２０２０−１、２００１−２〜２０２０−２、２００１−３〜２０２０−３、２００１−４〜２０２０−４、加算器３０１〜３０４、制御スピーカ４０１〜４０４、及び残留騒音検出マイク５０１〜５０２を備える。

図２に示すように、騒音検出マイク１０１〜１２０は、座席６００の側部等に分散して設置され、座席６００の周囲から到来する騒音を検出する。

残留騒音検出マイク５０１〜５０２は、利用者Ａの耳元に配置される。本実施形態においては、利用者Ａの耳元の位置を制御点として設定している。

制御スピーカ４０１〜４０４は、座席６００の上部における利用者（乗客）Ａの耳元近傍でかつ当該耳元とほぼ同じ高さとなる位置に設置される。

図１に戻り、騒音検出マイク１０１〜１２０は、騒音源から発せられる騒音を検出し、電気信号に変換して出力する。

残留騒音検出マイク５０１、５０２は、制御点における残留騒音を検出する。

騒音制御器２００１−１〜２０２０−１、２００１−２〜２０２０−２、２００１−３〜２０２０−３、２００１−４〜２０２０−４は、騒音検出マイク１０１〜１２０からの騒音信号および残留騒音検出マイク５０１、５０２からの残留騒音信号に基づいて、残留騒音検出マイク５０１、５０２で検出される残留騒音のレベルが最小となるように制御音信号を生成する。つまり、各騒音制御器は、フィードバック制御を行う。これにより、騒音環境などが変化しても利用者Ａの耳元位置における騒音レベルを最小にすることができる。

加算器３０１は、騒音制御器２００１−１〜２０２０−１からそれぞれ出力される制御音信号を加算し、制御スピーカ４０１へ出力する。加算器３０２は、騒音制御器２００１−２〜２０２０−２からそれぞれ出力される制御音信号を加算し、制御スピーカ４０２へ出力する。加算器３０３は、騒音制御器２００１−３〜２０２０−３からそれぞれ出力される制御音信号を加算し、制御スピーカ４０３へ出力する。加算器３０４は、騒音制御器２００１−４〜２０２０−４からそれぞれ出力される制御音信号を加算し、制御スピーカ４０４へ出力する。

制御スピーカ４０１は、加算器３０１からの制御音信号を音波に変換して出力する。制御スピーカ４０２は、加算器３０２からの制御音信号を音波に変換して出力する。制御スピーカ４０３は、加算器３０３からの制御音信号を音波に変換して出力する。制御スピーカ４０４は、加算器３０４からの制御音信号を音波に変換して出力する。

制御スピーカ４０１から制御音が出力されているとき、制御点にある残留騒音検出マイク５０１、５０２では、騒音源からの騒音と制御スピーカ４０１からの制御音とが干渉した結果生じる騒音（残留騒音）が検出される。例えば、制御点において騒音源からの騒音と制御スピーカ４０１からの制御音とが逆位相であれば、残留騒音検出マイク５０１、５０２では、騒音源からの騒音のレベルよりも小さいレベルの残留騒音が検出され、制御点において同位相であれば、騒音源からの騒音のレベルよりも大きいレベルの残留騒音が検出される。制御スピーカ４０１から制御音が出力されていないとき、制御点の残留騒音検出マイク５０１、５０２では、騒音源から伝達してきた騒音が残留騒音として検出される。

残留騒音検出マイク５０１、５０２からの残留騒音信号はそれぞれ、騒音制御器２００１−１〜２０２０−１、２００１−２〜２０２０−２、２００１−３〜２０２０−３、２００１−４〜２０２０−４に入力される。これらの騒音制御器は、騒音低減装置１００の動作結果に対するフィードバックを行う。

以下、騒音低減装置１００の動作についてより詳しく説明する。

騒音検出マイク１０１からの騒音信号は、騒音制御器２００１−１〜２００１−４へ出力される。また、騒音検出マイク１０２からの騒音信号は、騒音制御器２００２−１〜２００２−４へ出力される。同様に、騒音検出マイク１０３〜１２０からの騒音信号は、騒音制御器２００３−１〜２００３−４、２００４−１〜２００４−４、…２０２０−１〜２０２０−４にそれぞれ出力される。

騒音制御器２００１−１には、制御スピーカ４０１から残留騒音検出マイク５０１に音波が伝達される際の伝達関数、及び制御スピーカ４０１から残留騒音検出マイク５０２に音波が伝達される際の伝達関数が設定されている。伝達関数は、例えば、Ｆｉｌｔｅｒｅｄ−Ｘ＿ＬＭＳ法を用いて設定される。

騒音制御器２００１−１は、設定された伝達関数を用いて、騒音制御器２００１−１内の適応フィルタに適用するフィルタ係数を求める。その際、騒音制御器２００１−１は、残留騒音検出マイク５０１、５０２からそれぞれ出力される各残留騒音信号の大きさを最小とするフィルタ係数を求める。騒音制御器２００１−１は、新たに求めたフィルタ係数により、現在のフィルタ係数を更新する。

騒音制御器２００２−１には、上記騒音制御器２００１−１同様、制御スピーカ４０１から残留騒音検出マイク５０１に音波が伝達される際の伝達関数と、制御スピーカ４０１から残留騒音検出マイク５０２に音波が伝達される際の伝達関数とが設定されている。騒音制御器２００２−１は、騒音制御器２００２−１内の適応フィルタに適用するフィルタ係数を求める。その際、騒音制御器２００２−１は、残留騒音検出マイク５０１及び５０２から出力される各残留騒音信号を最小とするフィルタ係数を求める。騒音制御器２００２−１は、新たに求めたフィルタ係数により、現在のフィルタ係数を更新する。

以下、同様に、騒音制御器２００３−１〜２０２０−１には、制御スピーカ４０１から残留騒音検出マイク５０１に音波が伝達される際の伝達関数と、制御スピーカ４０１から残留騒音検出マイク５０２に音波が伝達される際の伝達関数とが設定されている。騒音制御器２００３−１〜２０２０−１は、騒音制御器２００３−１〜２０２０−１内の適応フィルタに適用するフィルタ係数を求める。その際、騒音制御器２００３−１〜２０２０−１は、残留騒音検出マイク５０１及び５０２から出力される各残留騒音信号を最小とするフィルタ係数を求める。騒音制御器２００３−１〜２０２０−１は、新たに求めたフィルタ係数により、現在のフィルタ係数を更新する。

また、騒音制御器２００１−２〜２０２０−２には、それぞれ制御スピーカ４０２から残留騒音検出マイク５０１に音波が伝達される際の伝達関数と、制御スピーカ４０２から残留騒音検出マイク５０２に音波が伝達される際の伝達関数とが設定されている。騒音制御器２００１−２〜２０２０−２は、騒音制御器２００１−２〜２０２０−２内の適応フィルタに適用するフィルタ係数を求める。その際、騒音制御器２００１−２〜２０２０−２は、残留騒音検出マイク５０１及び５０２から出力される各残留騒音信号を最小とするフィルタ係数を求める。騒音制御器２００１−２〜２０２０−２は、新たに求めたフィルタ係数により、現在のフィルタ係数を更新する。

また、騒音制御器２００１−３〜２０２０−３には、それぞれ制御スピーカ４０３から残留騒音検出マイク５０１に音波が伝達される際の伝達関数と、制御スピーカ４０３から残留騒音検出マイク５０２に音波が伝達される際の伝達関数とが設定されている。騒音制御器２００１−３〜２０２０−３は、騒音制御器２００１−３〜２０２０−３内の適応フィルタに適用するフィルタ係数を求める。その際、騒音制御器２００１−３〜２０２０−３は、残留騒音検出マイク５０１及び５０２から出力される各残留騒音信号を最小とするフィルタ係数を求める。騒音制御器２００１−３〜２０２０−３は、新たに求めたフィルタ係数により、現在のフィルタ係数を更新する。

また、騒音制御器２００１−４〜２０２０−４には、それぞれ制御スピーカ４０４から残留騒音検出マイク５０１に音波が伝達される際の伝達関数と、制御スピーカ４０４から残留騒音検出マイク５０２に音波が伝達される際の伝達関数とが設定されている。騒音制御器２００１−４〜２０２０−４は、騒音制御器２００１−４〜２０２０−４内の適応フィルタに適用するフィルタ係数を求める。その際、騒音制御器２００１−４〜２０２０−４は、残留騒音検出マイク５０１及び５０２から出力される各残留騒音信号を最小とするフィルタ係数を求める。騒音制御器２００１−４〜２００２０−４は、新たに求めたフィルタ係数により、現在のフィルタ係数を更新する。

騒音制御器２００１−１〜２０２０−１は、それぞれ、入力される騒音信号に対して更新したフィルタ係数を用いて信号処理を施すことにより制御音信号を生成し、生成した制御音信号を加算器３０１へ出力する。加算器３０１は、騒音制御器２００１−１〜２０２０−１からそれぞれ出力される制御音信号を加算し、制御スピーカ４０１へ出力する。制御スピーカ４０１は、加算器３０１からの制御音信号に基づいて、制御音を制御点に向けて出力する。

騒音制御器２００１−２〜２０２０−２は、それぞれ、入力される騒音信号に対して更新したフィルタ係数を用いて信号処理を施すことにより制御音信号を生成し、生成した制御音信号を加算器３０２へ出力する。加算器３０２は、騒音制御器２００１−２〜２０２０−２からそれぞれ出力される制御音信号を加算し、制御スピーカ４０２へ出力する。制御スピーカ４０２は、加算器３０２からの制御音信号に基づいて、制御音を制御点に向けて出力する。

騒音制御器２００１−３〜２０２０−３は、それぞれ、入力される騒音信号に対して更新したフィルタ係数を用いて信号処理を施すことにより制御音信号を生成し、生成した制御音信号を加算器３０３へ出力する。加算器３０３は、騒音制御器２００１−３〜２０２０−３からそれぞれ出力される制御音信号を加算し、制御スピーカ４０３へ出力する。制御スピーカ４０３は、加算器３０３からの制御音信号に基づいて、制御音を制御点に向けて出力する。

騒音制御器２００１−４〜２０２０−４は、それぞれ、入力される騒音信号に対して更新したフィルタ係数を用いて信号処理を施すことにより制御音信号を生成し、生成した制御音信号を加算器３０４へ出力する。加算器３０４は、騒音制御器２００１−４〜２０２０−４からそれぞれ出力される制御音信号を加算し、制御スピーカ４０４へ出力する。制御スピーカ４０４は、加算器３０４からの制御音信号に基づいて、制御音を制御点に向けて出力する。

以上に述べた処理によって、騒音低減後の残留騒音が最小となるように、フィードバック制御が行われる。これにより、制御点、つまり利用者Ａの耳元における騒音を低減させることができる。

なお、本実施形態では、適応フィルタを用いた場合について説明したが、騒音の周波数やレベルの変動がほとんどない場合や小さい場合には、固定型フィルタを用いてもよい。この場合においても騒音低減効果を得ることができる。

１−２．騒音制御器の構成
騒音制御器２００１−１〜４、２００２−１〜４、…２０２０−１〜４の構成について説明する。

図３は、騒音制御器の構成を示すブロック図である。なお、図１で説明した各騒音制御器２００１−１〜４、２００２−１〜４、…２０２０−１〜４は、内部回路の構成が同一である。そのため、以下においては、騒音制御器２００１−１を例として説明する。本図においては、騒音検出マイク１０１〜１２０、加算器３０１〜３０４、制御スピーカ４０１〜４０４、及び残留騒音検出マイク５０１〜５０２のうち、騒音制御器２００１−１に関連するものを図示している。なお、残留騒音検出マイク５０１以後の構成と、残留騒音検出マイク５０２以後の構成は、同一であるため、残留騒音検出マイク５０１以後の構成のみを説明する。

騒音制御器２００１−１は、Ａ／Ｄ変換器２３１、２３２、適応フィルタ２０１、フィルタ係数算出部２３３、Ｄ／Ａ変換器２３４、平均化部２３５及び騒音低減効果判定部２３６を備える。なお、Ａ／Ｄ変換器２３１、２３２、適応フィルタ２０１、フィルタ係数算出部２３３及びＤ／Ａ変換器２３４、並びに加算器３０１及び制御スピーカ４０１は、制御音出力部２００を構成する。

Ａ／Ｄ変換器２３１は、騒音検出マイク１０１からの騒音信号をＡ／Ｄ変換して適応フィルタ２０１およびフィルタ係数算出部２３３へ出力する。

Ａ／Ｄ変換器２３２は、残留騒音検出マイク５０１からの残留騒音信号をＡ／Ｄ変換してフィルタ係数算出部２３３および平均化部２３５へ出力する。

Ｄ／Ａ変換器２３４は、適応フィルタ２０１の出力を加算器３０１を介して制御スピーカ４０１に出力する。

適応フィルタ２０１は、ＦＩＲ（Ｆｉｎｉｔｅ Ｉｍｐｕｌｓｅ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ)フィルタである。ＦＩＲフィルタは、多段タップを有し、各タップのフィルタ係数を自由に設定可能である。

フィルタ係数算出部２３３は、騒音検出マイク１０１からＡ／Ｄ変換器２３１を介して出力される騒音信号と、残留騒音検出マイク５０１からＡ／Ｄ変換器２３２を介して出力される残留騒音信号を入力する。フィルタ係数算出部２３３は、騒音信号及び残留騒音信号に基づいて、制御点において検出される残留騒音を最小とさせるフィルタ係数を求め、適応フィルタ２０１に出力する。具体的に、フィルタ係数算出部２３３は、制御スピーカ４０１から、残留騒音検出マイク５０１の設置位置で騒音源からの騒音とは反対位相となる制御音が発生されることとなるフィルタ係数を求め、適応フィルタ２０１に出力する。

平均化部２３５は、残留騒音検出マイク５０１から入力された残留騒音信号のレベルを平均化する。これにより、残留騒音信号のレベルの瞬時変動を減少させることができる。例えば、平均化部２３５は、対象時刻の前後所定時間分の残留騒音信号のレベルの平均値を求める。なお、平均化部２３５は、その他の方法で平均化を行ってもよい。

騒音低減効果判定部２３６は、平均化部２３５において平均化された残留騒音信号レベル、つまり瞬時変動の影響が除去された残留騒音信号レベルを用いて騒音低減量を算出する。例えば、騒音低減効果判定部２３６は、ＡＮＣ／ＯＦＦ時の残留騒音信号レベルを保存し、ＡＮＣ／ＯＮ時に、ＡＮＣ／ＯＮ時の残留騒音信号レベルと、保存されているＡＮＣ／ＯＦＦ時の残留騒音信号レベルに基づいて、騒音低減量を算出する。そして、騒音低減効果判定部２３６は、この騒音低減量に基づいて、騒音低減効果を判定する。

そして、騒音低減効果判定部２３６は、算出した騒音低減量が所定値以上のときは、騒音低減効果があると判定し、適応フィルタ２０１に対してＡＮＣ動作の継続（ＡＮＣ／ＯＮ）を指示する。これに対し、騒音低減効果判定部２３６は、算出した騒音低減量が所定値以下のときは、騒音低減効果が悪いと判定し、適応フィルタ２０１に対してＡＮＣ動作の停止（ＡＮＣ／ＯＦＦ）を指示する。

例えば、ＡＮＣ／ＯＮ時に残留騒音検出マイク５０１で検出された残留騒音信号レベルが、保存されているＡＮＣ／ＯＦＦ時の残留騒音信号レベルよりも大きくなった場合は、ＡＮＣ／ＯＮであることにより残留騒音が増加していると考えられる。この場合、ＡＮＣ／ＯＦＦとすることにより、残留騒音レベルの増大（騒音の悪化）をなくすことができ、利用者に不快感を与えずに済む。

２．平均化部を設けることによる効果
図４は、平均化部２３５による効果の説明図である。具体的には、図４（ａ）は、平均化部２３５が設けられていない場合において実測した残留騒音レベルを示す図であり、図４（ｂ）は、平均化部２３５が設けられている場合（図４（ｂ））において実測した残留騒音レベルを示す図である。なお、平均化部２３５が設けられていない場合と平均化部２３５が設けられている場合のそれぞれにおいて、ＡＮＣ／ＯＦＦの場合とＡＮＣ／ＯＮの場合の残留騒音レベルを実測した。

平均化部２３５が設けられていない場合、図４（ａ）に示すように、騒音レベルの瞬時変動が大きい。そのため、ＡＮＣ／ＯＦＦの場合とＡＮＣ／ＯＮの場合の騒音レベルの差、つまり騒音低減効果を正確に推定することは困難である。

これに対し、本実施形態のように、平均化部２３５が設けられている場合、図４（ｂ）に示すように、瞬時変動がほぼ除去される。これにより、ＡＮＣ／ＯＦＦの場合とＡＮＣ／ＯＮの場合の騒音レベルの差、つまり騒音低減量（騒音低減効果）を正確に推定することができる。

なお、ＡＮＣ／ＯＦＦとする替わりに、フィルタ係数の設計に関するパラメータを変更し最適化をし直してもよい。フィルタ係数の設計に関するパラメータとは、例えば、Ｆｉｌｔｅｒｅｄ−Ｘ＿ＬＭＳ法における学習速度μである。この場合、騒音低減効果判定部２３６からフィルタ係数算出部２３３に対して、図３において破線で示すように、フィルタ係数の設計に関するパラメータを変更し最適化させる指示信号を出力すればよい。

また、ＡＮＣ／ＯＦＦとする替わりに、フィルタ係数算出部２３３から適応フィルタ２０１に出力するフィルタ係数の更新量を０とさせることで、適応フィルタ２０１を固定フィルタとして機能させることも可能である。この場合、騒音低減効果判定部２３６からフィルタ係数算出部２３３に対して、図３において破線で示すように、フィルタ係数の更新量を０とさせる指示信号を出力すればよい。

また、本実施形態では、ＡＮＣ／ＯＮ時の騒音レベルとＡＮＣ／ＯＦＦ時の騒音レベルを比較する場合について説明したが、ＡＮＣ／ＯＮ時の騒音レベルと所定の値とを比較してもよい。これにより、例えばＡＮＣ／ＯＮ時の騒音レベルが非常に大きくなった場合にだけ、ＡＮＣ／ＯＦＦとすることが可能となる。あるいは、例えばＡＮＣ／ＯＮ時の騒音レベルが少し大きくなったら、つまり、騒音低減効果が少し悪化しただけで、ＡＮＣ／ＯＦＦとすることも可能となる。

（実施の形態２）
１．構成
図５は、実施の形態２における騒音低減装置１５０の騒音制御器の構成を示すブロック図である。

本実施形態の騒音低減装置１５０においては、騒音低減装置１００の騒音制御器２００１−１に代えて、騒音制御器２５０１−１が設けられている。騒音低減装置全体としては、実施形態１の図２と同様の構成を有しており、図２において、騒音制御器２００１−１〜４、２００２−１〜４、…２０２０−１〜４に代えて、騒音制御器２５０１−１〜４、２５０２−１〜４、…２５２０−１〜４と読みかえればよい。複数の騒音制御器２５０１−１〜４、２５０２−１〜４、…２５２０−１〜４は、内部回路の構成が同一であるため、以下、騒音制御器２５０１−１を例として説明する。また、本図においては、図２における騒音検出マイク１０１〜１２０、加算器３０１〜３０４、制御スピーカ４０１〜４０４、及び残留騒音検出マイク５０１〜５０２のうち、騒音制御器２５０１−１に関連するものを図示している。

本実施形態の騒音制御器２５０１−１では、騒音検出マイク１０１からの騒音信号はＡ／Ｄ変換器２３１を介して平均化部２５５に入力される。平均化部２５５で平均化された信号は、騒音低減効果判定部２５６に入力される。騒音低減効果判定部２５６は、騒音検出マイク１０１からの騒音信号と残留騒音検出マイク５０１からの残留騒音信号とに基づいて、騒音低減効果を判定する。

図６は、本実施形態における騒音低減効果判定部２５６の構成を示すブロック図である。騒音低減効果判定部２５６は、ＡＮＣ／ＯＦＦ時とＡＮＣ／ＯＮ時で回路構成が切り換え可能になっている。図６（ａ）はＡＮＣ／ＯＦＦ時の回路構成、図６（ｂ）はＡＮＣ／ＯＮ時の回路構成を示す。

図６（ａ）に示すように、ＡＮＣ／ＯＦＦ時、騒音低減効果判定部２５６は、ｄＢ変換器６０１、６０２、加算器６０４、及びオフセット記憶部６０３を有する構成となる。ｄＢ変換器６０１は、平均化部２５５によって平均化された騒音信号の大きさをｄＢ値（デシベル値。騒音レベル）に変換して出力する。ｄＢ変換器６０２は、平均化部２５５によって平均化された残留騒音信号の大きさをｄＢ値に変換して出力する。加算器６０４は、ｄＢ変換器６０１の出力を反転した値とｄＢ変換器６０２の出力を加算して出力する。オフセット記憶部６０３は、加算器６０４の出力を記憶する。つまり、加算器６０４は、騒音レベルと残留騒音レベルの差のレベル（オフセット値）を出力する。

これに対し、ＡＮＣ／ＯＮ時、騒音低減効果判定部２５６は、図６（ｂ）に示すように、ｄＢ変換器６０１、６０２、加算器６０５、６０６、及びオフセット記憶部６０３によって構成される。ｄＢ変換器６０１は、平均化部２５５によって平均化された騒音検出信号の大きさをｄＢ値に変換して出力する。ｄＢ変換器６０１は、平均化部２５５によって平均化された騒音信号の大きさをｄＢ値に変換して出力する。加算器６０４は、ｄＢ変換器６０１の出力とオフセット記憶部６０３の出力を加算して出力する。オフセット記憶部６０３は、ＡＮＣ／ＯＦＦ時に記憶したオフセット値を出力する。ここで、加算器６０５において、ｄＢ変換器６０１の出力とオフセット記憶部６０３の出力を加算した値は、ＡＮＣがＯＦＦである状態において残留騒音検出マイクで検出される騒音レベルの予測値（予測騒音レベル）となる。加算器６０６は、ｄＢ変換器６０２の出力を反転した値と加算器６０４の出力を加算した値を出力する。ここで、加算器６０６において、ｄＢ変換器６０２の出力（残留騒音検出信号予測値）を反転した値と、ｄＢ変換器６０２の出力を反転した値とを加算した値は、ＡＮＣ／ＯＮによる騒音低減値となる。この騒音低減値に基づいて、騒音低減効果判定部２５６は、騒音低減効果を判定する。

２．騒音変動時における騒音低減効果
騒音低減効果を正確に判断するためには、騒音源から発生する騒音のレベルの変動があっても、騒音検出マイク１０１で検出される騒音のレベルと残留騒音検出マイク５０１で検出される騒音のレベルとの差が変化しない必要がある。

図７は、航空機内の騒音レベルの時間変化を表した図である。図７の縦軸は騒音レベル（ｄＢ）を示し、横軸は時間（秒）を示す。図７における実線は、残留騒音検出マイク５０１で検出されｄＢ変換器６０２から出力される騒音レベルを示し、破線は騒音検出マイク１０１で検出されｄＢ変換器６０２から出力される騒音レベルを示す。

図７に示されているように、騒音変動後の騒音レベルと残留騒音レベルのレベル差は、騒音変動前の騒音レベルと残留騒音レベルのレベル差とほぼ同程度であることがわかる。これは、航空機内で発生した騒音は、機内の壁やシェルなどで複雑に反射し、結果的に平均化されるためであると思われる。つまり、航空機内の騒音の変動は局所的には起こらず広い範囲で起こると思われる。なお、本例では騒音が増大する場合について説明したが、騒音が減少する場合においても同様のことが言える。

３．本実施形態の騒音低減効果判定部による効果
図８は、本実施形態の騒音低減効果判定部２５６による効果を説明するための図である。図８の実線は、残留騒音検出マイク５０１で実際に検出した騒音のレベル（以下、適宜「実騒音レベル」という）を示す。図８の破線は、ＡＮＣ／ＯＦＦとした場合に残留騒音検出マイク５０１で検出されるであろう騒音レベルの予測値（以下、適宜「予測騒音レベル」という）を示す。そして、この実騒音レベルと予測騒音レベルの差が、ＡＮＣ／ＯＮすることによる騒音低減量となる。

図８に示すように、ＡＮＣ／ＯＦＦ時、残留騒音検出マイクで実際に検出した実騒音レベルと、予測騒音レベルはほぼ同じ値である。これは、ＡＮＣ／ＯＦＦ時における騒音低減効果判定部２５６による騒音レベルの予測が良好に行われていることを示す。この状態において、ＡＮＣ／ＯＮとなると、残留騒音検出マイク５０１で実際に検出される実騒音レベル（残留騒音レベル）が低下する。この残留騒音レベルと予測騒音レベルとの差が、騒音低減量となる。

ＡＮＣ／ＯＮ時に、騒音源で発生する騒音のレベルが上昇すると、残留騒音検出マイク５０１で実際に検出される実騒音レベルが上昇する。本実施形態では、予測騒音レベルを、騒音検出マイク１０１で検出される実騒音レベルに基づいて推測するが、騒音検出マイク１０１で検出される実騒音レベルと残留騒音検出マイク５０１で実際に検出される実騒音レベルは、図７を用いて説明したように、ほぼ一定のオフセット値を持って変動する。そのため、ＡＮＣ／ＯＮとした場合に残留騒音検出マイク５０１により検出される予測騒音レベルを精度よく推定することができる。したがって、騒音源で発生する騒音のレベルが変動した場合でも、予測騒音レベルを精度よく推定できる。つまり、騒音変動前か騒音変動後かによらず騒音低減量を精度よく推定できる。

前述の実施の形態１では、騒音源からの騒音のレベルが変化した場合に誤動作をする可能性がある。例えば、騒音源からの騒音のレベルが大きくなった場合、騒音低減装置１００が正常に動作していても、騒音低減後の残留騒音が、保存されたＡＮＣ／ＯＦＦ時の騒音よりも大きくなる場合がある。この場合、ＡＮＣ／ＯＮにより騒音が増加していると誤って判定される可能性がある。しかし、本実施の形態では、予測騒音レベルが騒音源からの騒音のレベルに追従して変更される。これにより、この問題を解決することができる。

なお、説明を簡単にするため、騒音検出マイクと残留騒音検出マイクがそれぞれ１つずつの場合に関して説明したが、これらのマイクがそれぞれ複数の場合にも同様の効果が得られる。

４．まとめ（構成、効果等）
本実施形態において、騒音低減装置１５０は、
騒音低減対象位置とは異なる位置における騒音を検出する騒音検出マイク１０１（第１の騒音検出マイク）と、
騒音低減対象位置における騒音を検出する残留騒音検出マイク５０１（第２の騒音検出マイク）と、
騒音検出マイク１０１の出力と残留騒音検出マイク５０１の出力に基づいて、騒音低減対象位置における騒音を低減させるための制御音を生成して出力する制御音出力部２００（制御音出力部）と、
騒音検出マイク１０１の出力と残留騒音検出マイク５０１の出力に基づいて、騒音低減対象位置における騒音の低減量を算出する騒音低減効果判定部２３６（騒音低減量算出部）と、
を備え、
騒音低減効果判定部２３６は、
制御音出力部２００による制御音の出力が行われていない状態における、騒音検出マイク１０１により検出された騒音のレベルと残留騒音検出マイク５０１により検出された騒音のレベルとの差分を求める加算器６０４（差分算出部）と、
加算器６０４で算出された差分を記憶するオフセット記憶部６０３（記憶部）と、
制御音出力部２００による制御音の出力が行われている状態において騒音検出マイク１０１により検出された騒音のレベルと、オフセット記憶部６０３に記憶されている差分とに基づいて、制御音出力部２００による制御音の出力が行われていない状態において残留騒音検出マイク５０１で検出される騒音のレベルを予測する加算器６０５（予測騒音値算出部）と、
加算器６０５で算出された予測騒音値と、制御音出力部２００による制御音の出力が行われている状態において残留騒音検出マイク５０１により検出された残留騒音のレベルとに基づいて、騒音低減対象位置における騒音低減量を算出する加算器６０６（低減量算出部）と、
を備える。

これにより、騒音低減対象位置における騒音低減量を求める際、騒音低減装置１５０を停止させる必要がない。そのため、ユーザに不快感を与えるのを軽減することができる。

本実施形態において、騒音低減装置１５０は、
騒音低減効果判定部２３６で算出された騒音低減量に基づいて、制御音出力部２００における制御音の出力状態を制御する騒音低減効果判定部２３６（騒音制御部）を含む。

これにより、騒音低減量に基づいて、制御音出力部２００における制御音の出力状態を制御する。そのため、例えば、残留騒音検出マイク５０１により検出された騒音が、騒音検出マイク１０１により検出された騒音より大きくなった場合等に、制御音の出力を停止させることができる。

本実施形態の騒音低減装置１５０において、
騒音低減効果判定部２３６（騒音制御部）は、騒音低減効果判定部２３６（騒音低減量算出部）で算出された騒音低減量が閾値以下の場合、制御音出力部２００に制御音の出力の停止を指示する。

これにより、騒音低減量が閾値以下の場合に、制御音の出力が停止される。そのため、制御音の出力を確実に停止することができる。

なお、本実施形態の騒音低減装置１５０において、
制御音出力部２００は、制御音の特性が変更可能に構成されており、
騒音低減効果判定部２３６（騒音制御部）は、騒音低減効果判定部２３６（騒音低減量算出部）で算出された騒音低減量が閾値以下の場合は、制御音出力部２００に、出力する制御音の特性の変更を指示してもよい。

これにより、騒音低減量が閾値以下の場合に、制御音の出力が停止される。そのため、制御音の出力を確実に停止することができる。

本実施形態において、騒音低減装置１５０は、
騒音検出マイク１０１及び残留騒音検出マイク５０１の出力の瞬時変動を吸収し、瞬時変動を抑制後の出力を騒音検出マイク１０１及び残留騒音検出マイク５０１の出力として出力する平均化部２５５（変動抑制部）を、さらに備える。

これにより、騒音検出マイク１０１及び残留騒音検出マイク５０１の出力として、瞬時変動が吸収された騒音低減効果判定部２３６に入力される。そのため、騒音低減量の算出精度が向上する。

本実施形態の騒音低減装置１５０において、
平均化部２５５は、騒音検出マイク１０１及び残留騒音検出マイク５０１の出力を時間領域において平均化する。

これにより、騒音検出マイク１０１及び残留騒音検出マイク５０１の出力が時間領域において平均化される。そのため、瞬時変動を吸収することができる。したがって、騒音低減量の算出精度が向上する。

なお、変動抑制部は、騒音検出マイク１０１及び残留騒音検出マイク５０１の出力における低域側の所定の周波数領域の成分を通過させるローパスフィルタであってもよい。

これにより、騒音検出マイク１０１及び残留騒音検出マイク５０１の出力における低域側の所定の周波数領域の成分が通過される。つまり、高域側の周波数領域の成分は通過せず、あるいは通過が抑制される。そのため、瞬時変動を吸収することができる。したがって、騒音低減量の算出精度が向上する。

（他の実施形態）
以上のように、本出願において開示する技術の例示として、実施の形態１〜２を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、適宜、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用可能である。また、上記実施の形態１〜２で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施の形態とすることも可能である。

実施形態１〜２では、１つの騒音制御器に１つの騒音検出マイク１０１が接続されている場合について説明した。しかし、騒音検出マイクは、複数設けられてもよい。この場合、変動抑制部は、複数の騒音検出マイクの出力の平均値を算出し、この算出した平均値を、騒音検出マイクの出力として用いてもよい。この場合、複数の騒音検出マイクの出力の平均値を騒音検出マイクの出力とすることができる。このような構成により、残留騒音検出マイク位置での騒音レベルの推測精度が向上する。

また、実施形態２では、騒音源からの騒音信号のレベル及び残留騒音検出マイクで検出される残留騒音信号のレベルをそれぞれｄＢ値（騒音レベル）に変換し、このｄＢ値に対して加算演算を行った値をオフセット値とし、このオフセット値を現在の騒音レベルに加算することにより、予測騒音レベルを求めたが、これに限らない。例えば、騒音検出マイク１０１及び残留騒音検出マイク５０１で検出された残留騒音信号のレベルに対して、ｄＢ値（騒音レベル）への変換を行わずに、予測騒音レベルを求めてもよい。例えば、騒音検出マイク１０１及び残留騒音検出マイク５０１で検出された残留騒音信号のレベル（リニア値）の比率を求め、この比率を現在の残留騒音レベルに乗算することにより、予測騒音レベルを求めてもよい。

また、騒音源からの騒音のレベル及び残留騒音検出マイクで検出される残留騒音の周波数帯域を複数の周波数帯域に分割し、各周波数帯域において騒音レベル及び残留騒音レベルを求め、周波数帯域毎に騒音低減量を求めてもよい。図９は、本構成による効果を説明するための図である。図９における実線はＡＮＣ／ＯＦＦ時の残留騒音信号のレベルを示し、破線はＡＮＣ／ＯＮ時の残留騒音信号のレベルを示す。図９の例においては、中低音帯域ではＡＮＣ／ＯＮ時の残留騒音信号のレベルがＡＮＣ／ＯＦＦ時の残留騒音信号のレベルより低くなり、騒音低減効果が得られている。しかし、高音側の一部の周波数帯域（Ｆａで示す領域）ではＡＮＣ／ＯＮ時の残留騒音信号のレベルがＡＮＣ／ＯＦＦ時の騒音信号のレベルより高くなり、騒音低減効果が得られていない。上記高音側の一部の周波数帯域が、人間の聴覚が敏感な周波数帯域（例えば２ｋＨｚ）に含まれる場合、ＡＮＣ／ＯＮ時に利用者が不快感を持つ虞がある。しかし、周波数帯域を分割しないで騒音低減効果を判断した場合、つまり全周波数帯域の平均等により騒音低減効果を判断した場合において、騒音低減効果があると判断されたときは、ＡＮＣ／ＯＦＦが行われない。つまり、利用者が不快感を持つ状態が継続する。しかし、本例のように、周波数帯域を分割して騒音低減効果を判断すれば、人間の聴覚が敏感な周波数帯域で騒音低減効果が得られない場合に、ＡＮＣ／ＯＦＦを行うことができる。これにより、利用者が不快感を持つのを抑制することができる。

また、騒音低減量（騒音低減効果）をモニタに表示するなどして、ＡＮＣの効果を利用者に視覚的に伝えてもよい。例えば、映画などの視聴用に航空機内の座席シートに取り付けられているモニタなどを使用することで、大幅なコストの増加を抑制しつつ、利用者へ騒音低減効果を視覚的に伝えることができる。

以上のように、本開示における技術の例示として、実施の形態を説明した。そのために、添付図面および詳細な説明を提供した。
したがって、添付図面および詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題解決のために必須な構成要素だけでなく、上記技術を例示するために、課題解決のためには必須でない構成要素も含まれ得る。そのため、それらの必須ではない構成要素が添付図面や詳細な説明に記載されていることをもって、直ちに、それらの必須ではない構成要素が必須であるとの認定をするべきではない。
また、上述の実施の形態は、本開示における技術を例示するためのものであるから、特許請求の範囲またはその均等の範囲において種々の変更、置き換え、付加、省略などを行うことができる。

本開示の騒音低減装置は、騒音低減対象位置における騒音を低減させる騒音低減装置に適用可能である。具体的には、複雑な騒音環境の中で高度の快適性が求められる、航空機、列車、車などの空間内で使用される騒音低減装置などに、本開示は利用可能である。

１００、１５０ 騒音低減装置
１０１〜１２０ 騒音検出マイク
２００、２５０ 騒音制御器
２００１−１〜２０２０−４、２５０１−１〜２５２０−４ 適応フィルタ
２３１、２３２ Ａ／Ｄ変換器
２３３ フィルタ係数算出部
２３４ Ｄ／Ａ変換器
２３５、２５５ 平均化部
２３６、２５６ 騒音低減効果判定部
３０１〜３０４、６０４〜６０６ 加算器
４０１〜４０４ 制御スピーカ
５０１、５０２ 残留騒音検出マイク
６００ 座席
６０１、６０２ ｄＢ変換器
６０３ オフセット記憶部

Claims (9)

1. 騒音低減対象位置とは異なる位置における騒音を検出する第１の騒音検出マイクと、
   前記騒音低減対象位置における騒音を検出する第２の騒音検出マイクと、
   前記第１の騒音検出マイクの出力と前記第２の騒音検出マイクの出力に基づいて、前記騒音低減対象位置における騒音を低減させるための制御音を生成して出力する制御音出力部と、
   前記第１の騒音検出マイクの出力と前記第２の騒音検出マイクの出力に基づいて、前記騒音低減対象位置における騒音の低減量を算出する騒音低減量算出部と、
   を備え、
   前記騒音低減量算出部は、
   前記制御音出力部による制御音の出力が行われていない状態における、前記第１の騒音検出マイクにより検出された騒音のレベルと前記第２の騒音検出マイクにより検出された騒音のレベルとの差分を求める差分算出部と、
   前記差分算出部で算出された差分を記憶する記憶部と、
   前記制御音出力部による制御音の出力が行われている状態において前記第１の騒音検出マイクにより検出された騒音のレベルと、前記記憶部に記憶されている差分とに基づいて、前記制御音出力部による制御音の出力が行われていない状態において前記第２の騒音検出マイクで検出される騒音のレベルを予測する予測騒音値算出部と、
   前記予測騒音値算出部で算出された予測騒音値と、前記制御音出力部による制御音の出力が行われている状態において前記第２の騒音検出マイクにより検出された騒音のレベルとに基づいて、前記騒音低減対象位置における騒音低減量を算出する低減量算出部と、
   を備える、
   ことを特徴とする騒音低減装置。
2. 前記騒音低減量算出部で算出された騒音低減量に基づいて、前記制御音出力部における制御音の出力状態を制御する騒音制御部を、さらに備える、
   請求項１に記載の騒音低減装置。
3. 前記騒音制御部は、前記騒音低減量算出部で算出された騒音低減量が前記閾値以下の場合、制御音出力部に制御音の出力の停止を指示する、
   請求項２に記載の騒音低減装置。
4. 前記制御音出力部は、制御音の特性が変更可能に構成されており、
   前記騒音制御部は、前記騒音低減量算出部で算出された騒音低減量が閾値以下の場合は、制御音出力部に、出力する制御音の特性の変更を指示する、
   請求項２に記載の騒音低減装置。
5. 前記第１の騒音検出マイク及び前記第２の騒音検出マイクの出力の瞬時変動を抑制し、瞬時変動を抑制後の出力を前記第１の騒音検出マイク及び前記第２の騒音検出マイクの出力として出力する変動抑制部を、さらに備える、
   請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の騒音低減装置。
6. 前記変動抑制部は、前記第１の騒音検出マイク及び前記第２の騒音検出マイクの出力における所定の周波数領域の成分を通過させるローパスフィルタである、
   請求項５に記載の騒音低減装置。
7. 前記変動抑制部は、前記第１の騒音検出マイク及び前記第２の騒音検出マイクの出力を時間領域において平均化する平均化部である、
   請求項５に記載の騒音低減装置。
8. 前記第１の騒音検出マイクは、複数の騒音検出マイクを含み、
   前記変動抑制部は、前記複数の騒音検出マイクで検出された騒音のレベルの平均値を算出し、この算出した平均値を、前記第１の騒音検出マイクにより検出された騒音のレベルとして用いる、
   請求項５に記載の騒音低減装置。
9. 前記騒音低減量算出部から出力された騒音低減量に関する情報を表示する映像出力装置をさらに備える、
   請求項１に記載の騒音低減装置。