JP2013178471A - 騒音低減装置 - Google Patents

Abstract

【課題】精度良く騒音を減衰可能な騒音低減装置を提供する。
【解決手段】騒音低減装置１００は、騒音を打ち消すための制御音信号を生成させる騒音制御器２００と、制御音信号に基づいて制御音を出力する制御スピーカ４０１と、残留音を検出する残留音検出マイク５０１と、を備える。制御スピーカ４０１と残留音検出マイク５０１は、シェル６１０に収容されている。制御スピーカ４０１と残留音検出マイク５０１は、座席６００の背面６００Ｓから離間している。
【選択図】図７

Description

ここに開示される技術は、航空機や鉄道車両などの密閉構造体内の座席において使用される騒音低減装置に関するものである。

航空機や車両のように連続した壁によって境界を作られた内部空間を利用する場合は、利用場所が一種の密閉構造体になっており、利用場所の内外に騒音源があると、使用者にとって騒音環境が固定化されてしまう。

特に、航空機では、プロペラやエンジンなどの航空機の推力を発生させるための機器の騒音や、飛行中の航空機先端や両翼による風切り音などが主要な騒音源となる。そのため、機内の騒音は乗客に不快感を与えるとともに、音声サービスなどの妨げとなるので、改善が強く望まれている。

そこで、航空機などにおいて、客席における快適性を向上させるために、座席毎に減音装置を配設する手法が提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。減音装置は、騒音源から発生する騒音を検出するマイクと、マイクの出力信号を増幅して位相を反転させる制御器と、制御器の出力信号を音に変換するスピーカと、を備えている。

ＷＯ２００９／０７８１４７ 特開平７−１６０２７５号公報

しかしながら、特許文献１、２において、マイク又はスピーカは、使用者が着座するシート内或いはシート表面上に配置される。そのため、使用者が睡眠をとる際などに枕を使用する場合、枕によってマイクやスピーカが隠れるおそれがある。特に、リクライニング機構を持つシートにおいて使用者が横臥状態になった場合には、枕によってマイクやスピーカが隠れやすい。

ここに開示される技術は、精度良く騒音を減衰可能な騒音低減装置を提供することを目的とする。

ここに開示される騒音低減装置は、使用者を略横臥状態で保持可能な座席の周囲の少なくとも一部を包囲するシェルと共に使用される。騒音低減装置は、騒音制御部と、制御音出力部と、残留音検出部と、を備える。騒音制御部は、騒音を打ち消すための制御音信号を生成させる。制御音出力部は、騒音制御部からの制御音信号に基づいて制御音を出力する。残留音検出部は、騒音と制御音出力部から出力される制御音とが重畳された結果を残留音として検出する。少なくとも制御音出力部と残留音検出部は、シェルに収容されている。制御音出力部と残留音検出部は、座席の背面から離間している。

ここに開示される騒音低減装置によれば、精度良く騒音を減衰させることができる。

従来の騒音低減装置において騒音が低減される基本原理を説明するための図 従来の騒音低減装置の基本回路構成を示すブロック図 実施の形態に係る騒音低減装置のブロック図 実施の形態に係る騒音低減装置による騒音低減効果を検証するためのシミュレーション図 実施の形態に係る騒音低減装置による騒音低減効果を検証するための実験図 実施の形態に係る騒音低減装置による騒音低減効果を検証するための実験図 実施の形態に係る騒音低減装置の構成を示す図 実施の形態に係る騒音低減装置の作用を説明するための図 他の実施の形態に係る騒音低減装置の構成を示す図 他の実施の形態に係る騒音低減装置の構成を示す図

以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
（騒音低減の基本原理）
最初に、図１及び図２を参照しながら、騒音が低減される基本原理を説明する。ただし、図１及び図２に示される騒音低減装置１０は、騒音が低減される基本原理を説明するために図示されたものであり、従来の構成が示されている。本実施の形態に係る騒音低減装置１００の構成については、図３〜図１０を参照しながら後に説明する。

図１（ａ）は、従来の騒音低減装置１０が設置された航空機の座席６００の正面図である。図１（ｂ）は、座席６００の側面図である。図１（ｃ）は、座席６００の背面図である。図２は、座席６００に内蔵された騒音低減装置１０の基本回路構成を示すブロック図である。

図１に示すように、騒音低減装置１０は、騒音検出マイク１０１〜１２０、制御スピーカ４０１〜４０４、及び残留音検出マイク５０１〜５０２を備える。騒音検出マイク１０１〜１２０は、外部方向から来る騒音を検出するため、座席６００の外側に設置される。制御スピーカ４０１〜４０４は、座席６００の内側であって使用者（乗客）Ａの耳元とほぼ同じ高さの位置に設置される。残留音検出マイク５０１〜５０２は、一例として、制御点である使用者Ａの耳元に設置される。

また、図２に示すように、騒音低減装置１０は、適応フィルタ２０１−１〜２２０−１、２０１−２〜２２０−２、２０１−３〜２２０−３、２０１−４〜２２０−４、及び加算器３０１〜３０４を備える。

以上のように構成された騒音低減装置１０について、騒音低減の動作を説明する。

騒音検出マイク１０１により検出された騒音は、騒音信号として適応フィルタ２０１−１〜２０１−４へ出力される。また、騒音検出マイク１０２で検出された騒音は、騒音信号として適応フィルタ２０２−１〜２０２−４（不図示）へ出力される。

以下、同様に、騒音検出マイク１０３〜１２０で検出された騒音は、対応する適応フィルタ２０３（不図示）〜２２０へ出力される。

適応フィルタ２０１−１には、Ｆｉｌｔｅｒｅｄ−Ｘ＿ＬＭＳ法により、制御スピーカ４０１から残留音検出マイク５０１に至る伝達関数と、制御スピーカ４０１から残留音検出マイク５０２に至る伝達関数とが、予め設定されている。

適応フィルタ２０１−１は、設定された各伝達関数を用いて、残留音検出マイク５０１及び５０２からの各残留音信号を総合的に最小とするように、当該フィルタのフィルタ係数を更新する。

残留音検出マイク５０１〜５０２は、制御点に設置され、制御点に到達する騒音源からの騒音と、制御点に到達する制御スピーカ４０１〜４０４からの制御音とを検出する。残留音検出マイク５０１〜５０２では、制御点に到達する騒音と制御スピーカ４０１〜４０４からの制御音とが干渉し、騒音と制御音の差分が残留音信号として検出される。

同様に、適応フィルタ２０２−１（不図示）には、制御スピーカ４０１から残留音検出マイク５０１までの伝達関数と、制御スピーカ４０１から残留音検出マイク５０２までの伝達関数とが設定されている。適応フィルタ２０２−１は、設定された各伝達関数を用いて、残留音検出マイク５０１及び５０２からの各残留音信号を総合的に最小とするように、当該フィルタのフィルタ係数を更新する。

以下、同様に、適応フィルタ２０３−１（不図示）〜２２０−１には、それぞれ制御スピーカ４０１から残留音検出マイク５０１までの伝達関数と、制御スピーカ４０１から残留音検出マイク５０２までの伝達関数とが設定されている。適応フィルタ２０３−１〜２２０−１は、設定された各伝達関数を用いて、残留音検出マイク５０１及び５０２からの各残留音信号を総合的に最小とするように、当該フィルタのフィルタ係数を更新する。

また、適応フィルタ２０１−２〜２２０−２には、それぞれ制御スピーカ４０２から残留音検出マイク５０１までの伝達関数と、制御スピーカ４０２から残留音検出マイク５０２までの伝達関数とが設定されている。適応フィルタ２０１−２〜２２０−２は、設定された各伝達関数を用いて、残留音検出マイク５０１及び５０２からの各残留音信号を総合的に最小とするように、当該フィルタのフィルタ係数を更新する。

また、適応フィルタ２０１−３〜２２０−３それぞれには、制御スピーカ４０３から残留音検出マイク５０１までの伝達関数と、制御スピーカ４０３から残留音検出マイク５０２までの伝達関数とが設定されている。適応フィルタ２０１−３〜２２０−３は、設定された各伝達関数を用いて、残留音検出マイク５０１及び５０２からの各残留音信号を総合的に最小とするように、当該フィルタのフィルタ係数を更新する。

また、適応フィルタ２０１−４〜２２０−４には、それぞれ制御スピーカ４０４から残留音検出マイク５０１までの伝達関数及び制御スピーカ４０４から残留音検出マイク５０２までの伝達関数が設定されている。適応フィルタ２０１−４〜２２０−４は、設定された各伝達関数を用いて、残留音検出マイク５０１及び５０２からの各残留音信号を総合的に最小とするように、当該フィルタのフィルタ係数を更新する。

適応フィルタ２０１−１〜２２０−１は、入力される騒音信号を、更新したフィルタ係数を用いて信号処理し、制御信号として加算器３０１へそれぞれ出力する。加算器３０１は、適応フィルタ２０１−１〜２２０−１からの制御信号を加算し、制御スピーカ４０１へ出力する。制御スピーカ４０１は、加算器３０１からの制御信号に基づく制御音を、制御点である残留音検出マイク５０１及び５０２に向けて出力する。

適応フィルタ２０１−２〜２２０−２は、入力される騒音信号を、更新したフィルタ係数を用いて信号処理し、制御信号として加算器３０２へそれぞれ出力する。加算器３０２は、適応フィルタ２０１−２〜２２０−２からの制御信号を加算し、制御スピーカ４０２へ出力する。制御スピーカ４０２は、加算器３０２からの制御信号に基づく制御音を、制御点である残留音検出マイク５０１及び５０２に向けて出力する。

適応フィルタ２０１−３〜２２０−３は、入力される騒音信号を、更新したフィルタ係数を用いて信号処理し、制御信号として加算器３０３へそれぞれ出力する。加算器３０３は、適応フィルタ２０１−３〜２２０−３からの制御信号を加算し、制御スピーカ４０３へ出力する。制御スピーカ４０３は、加算器３０３からの制御信号に基づく制御音を、制御点である残留音検出マイク５０１及び５０２に向けて出力する。

適応フィルタ２０１−４〜２２０−４は、入力される騒音信号を、更新したフィルタ係数を用いて信号処理し、制御信号として加算器３０４へそれぞれ出力する。加算器３０４は、適応フィルタ２０１−４〜２２０−４からの制御信号を加算し、制御スピーカ４０４へ出力する。制御スピーカ４０４は、加算器３０４からの制御信号に基づく制御音を、制御点である残留音検出マイク５０１及び５０２に向けて出力する。

以上に述べたフィルタ係数の更新処理によって、座席６００に設置された騒音低減装置１０は、制御点である使用者Ａの耳元に到達する騒音を低減させることができる。

この事例では、騒音の周波数及びレベルの少なくともいずれかがほとんど変化しない場合、または或る程度の変動量の範囲内で変動している場合には、適応型フィルタに代えてフィルタ係数が固定された固定型フィルタのみで騒音制御を行っても、適応型フィルタで騒音制御した場合と同等の騒音低減効果を発揮することができる。

（騒音低減装置１００の機能構成）
次に、実施形態に係る騒音低減装置１００の機能構成について、図３を参照しながら説明する。なお、騒音低減装置１００の外観構成については、図７を参照しながら後に説明する。

図３は、本実施の形態の騒音低減装置１００の基本回路構成を示すブロック図である。図３に示すように、騒音低減装置１００は、騒音検出マイク１０１、騒音制御器２００、制御スピーカ４０１および残留音検出マイク５０１を備えている。以下、それぞれの構成および機能について説明する。

なお、本実施の形態に係る騒音低減装置１００は、騒音検出マイク、騒音制御器、制御スピーカおよび残留音検出マイクを二組備えているが（図７参照）、一対の部材は互いにほぼ同様の構成を有するため、ここでは一組だけを図示して説明する。

騒音検出マイク１０１は、騒音源Ｂから発せられる騒音を検出する騒音検出部の一例である。具体的に、騒音検出マイク１０１は、騒音を検出し、電気信号に変換して出力する機能を有するマイクロホンである。

騒音制御器２００は、騒音制御部の一例である。騒音制御器２００は、Ａ／Ｄ変換器２３１、２３２と、適応フィルタ２０１と、フィルタ係数算出部２３３と、Ｄ／Ａ変換器２３４と、を備える。騒音制御器２００は、騒音検出マイク１０１からの騒音信号および残留音検出マイク５０１からの残留音信号に基づいて、残留音検出マイク５０１によって検出された残留音が最小となるように制御音信号を生成し制御スピーカ４０１の制御を行う。

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。

適応フィルタ２０１は、多段タップで構成されており、各タップのフィルタ係数を自由に設定可能なＦＩＲ（ＦｉｎｉｔｅＩｍｐｕｌｓｅ Ｒｅｓｐｏｎｃｅ)フィルタである。

フィルタ係数算出部２３３には、騒音検出マイク１０１から受信した情報に加えて残留音検出マイク５０１から受信した検出残留音信号がＡ／Ｄ変換器２３２を介して入力される。フィルタ係数算出部２３３は、この検出残留音が最小となるように、上記適応フィルタ２０１の各フィルタ係数を調整する。

すなわち、残留音検出マイク５０１の設置位置において騒音源からの騒音と反対位相となるような制御音信号を生成して、Ｄ／Ａ変換器２３４を介して、制御スピーカ４０１に出力する。

制御スピーカ４０１は、制御音出力部の一例である。制御スピーカ４０１は、Ｄ／Ａ変換器２３４から受け取った制御音信号を音波に変換して出力することができる。すなわち、制御スピーカ４０１は、使用者Ａの耳の近傍の騒音を相殺する制御音を発する機能を備えている。

残留音検出マイク５０１は、残留音検出部の一例である。残留音検出マイク５０１は、騒音低減後の音を残留音として検出し、騒音低減装置１００の動作結果に対してフィードバックを行う。これにより、騒音環境などが変化しても使用者Ａの耳近傍の位置で常に騒音を最小にすることができる。

図３に示すように、実施の形態における騒音低減装置１００は、騒音源から発せられた騒音を騒音検出マイク１０１により検出し、騒音制御器２００で信号処理を行って制御スピーカ４０１から制御音を出力する。このように、騒音源から発せられた騒音に対して位相の反転した音を重ね合わせて使用者Ａの耳に発信することにより、騒音が低減される。

（騒音低減装置１００による騒音低減効果の検証）
次に、使用者Ａと残留音検出マイク５０１の距離差と騒音低減効果との関係に関して、図４〜６を用いて説明する。

一般的に、ある騒音に対し同振幅・逆位相の制御音を重畳すると、騒音と制御音が打ち消し合いエネルギーはゼロとなる。しかし、制御音の位相が、騒音に対して逆位相からλ／６（λは対象となる騒音の波長を示す）ずれると、重畳した二つの波のエネルギーは元の騒音のエネルギーと等しくなり騒音低減効果が得られない。これをシミュレーションにより検証した結果を図４に示す。

図４（ａ）は、シミュレーションの条件を示している。Ｌ１（第１距離の一例）は、制御スピーカ４０１と残留音検出マイク５０１の距離である。Ｌ２（第２距離の一例）は、制御スピーカ４０１と使用者Ａの耳Ａ−１の距離である。ΔＬ３（＝｜Ｌ１−Ｌ２｜、第１距離と第２距離との差の一例）は、残留音検出マイク５０１と使用者Ａの耳Ａ−１の距離を示す。制御スピーカ４０１に対し残留音検出マイク５０１、使用者Ａが十分遠くにある（Ｌ１，Ｌ２≫ΔＬ３）と仮定すると、Ｌ１≒Ｌ２となり、制御スピーカ４０１および残留音検出マイク５０１に到達する制御音は同振幅とみなすことができる。

シミュレーションでは、Ｌ１＝Ｌ２≫ΔＬ３、ΔＬ３＝５．６ｃｍとし、残留音検出マイク５０１の点で騒音低減効果を最適化した場合の使用者Ａの耳Ａ−１における騒音低減効果を算出した。この結果を図４（ｂ）に示す。

図４（ｂ）は、使用者の耳Ａ−１での騒音周波数特性を示している。図４（ｂ）において、破線は騒音低減ＯＦＦのときの周波数特性を示し、実線は騒音低減ＯＮのときの周波数特性を示している。図４（ｂ）のグラフより、１０００Ｈｚ以上で騒音低減効果が得られにくくなっていられることがわかる。この結果より、音速Ｖ＝３４０（ｍ／ｓｅｃ）、騒音低減効果の得られる限界周波数ｆ（Ｈｚ）、及び残留音検出マイク５０１と使用者の耳Ａ−１の距離ΔＬ３（ｍ）の間には、ΔＬ３＝Ｖ／（６×ｆ）の関係が成り立っていることがわかる。なお、騒音低減効果の得られる限界周波数ｆ（Ｈｚ）とは、図４（ｂ）に示されるように、騒音低減ＯＦＦ時の騒音を示す破線と騒音低減ＯＮ時の騒音を示す実線との最初の交点を通る周波数である。

よって、少なくとも所望の限界周波数ｆ（Ｈｚ）までにおいて騒音低減効果を得るためには、使用者の耳Ａ−１に対してΔＬ３＝Ｖ／（６×ｆ）の距離の範囲内に残留音検出マイク５０１を設置すればよいことがわかる。

ここまでは、制御スピーカ４０１に対して残留音検出マイク５０１及び使用者Ａが十分遠くに位置しており、Ｌ１≒Ｌ２の関係が成立するため、残留音検出マイク５０１および使用者Ａに到達する制御音が同振幅とみなせると仮定してシミュレーションを行った結果を示した。しかしながら、実際には、制御スピーカ４０１の出力限界や因果律の問題により、残留音検出マイク５０１及び使用者Ａに到達する制御音の大きさは無視できない程度に振幅差を伴う状態となる。

そこで、実際に振幅差を考慮に入れた実験結果について図５及び図６を参照しながら説明する。なお、この実験では、騒音振幅はすべての残留音検出マイク５０１および使用者Ａの耳Ａ−１の位置においてほぼ同じになるよう設定している。

図５を用いて、使用者Ａが制御スピーカ４０１から見て残留音検出マイク５０１よりも遠方にいる（Ｌ１＜Ｌ２）状態での騒音低減効果を説明する。

図５（ａ）は、実験条件を示している。図５（ａ）において、制御スピーカ４０１と残留音検出マイク５０１間の距離Ｌ１は２０ｃｍであり、制御スピーカ４０１と使用者の耳Ａ−１間の距離Ｌ２は３０ｃｍである。従って、残留音検出マイク５０１と使用者の耳Ａ−１の距離ΔＬ３（＝｜Ｌ１−Ｌ２｜）は、１０ｃｍとなっている。

このときの騒音低減効果を図５（ｂ）に示す。図５（ｂ）において、実線は残留音検出マイク５０１での騒音低減効果を表し、点線は使用者の耳元Ａ−１での騒音低減効果を表している。このグラフからわかるように、使用者の耳Ａ−１では、７００（Ｈｚ）付近まで騒音低減効果が得られている。

ここで、ΔＬ３＝１０（ｃｍ）であるため、制御音の振幅に変化がなければ、上述のシミュレーション結果から得られたｆ＝Ｖ／（６×ΔＬ３）の式に従って算出される５６７（Ｈｚ）までしか騒音低減効果が得られないはずである。しかし実際には、使用者Ａの耳Ａ−１に到達するまでに制御音が減衰するため、位相ずれの影響が少なくなり、結果として騒音低減効果を得られる限界周波数ｆ（Ｈｚ）が、５６７（Ｈｚ）から７００（Ｈｚ）へと高周波側にシフトしていた。

次に、図６を用いて、使用者Ａが制御スピーカ４０１から見て残留音検出マイク５０１よりも近距離にいる（Ｌ１＞Ｌ２）場合の騒音低減効果を示す。

図６（ａ）は、実験条件を示している。図６（ａ）において、制御スピーカ４０１と残留音検出マイク５０１間の距離Ｌ１は２０ｃｍであり、制御スピーカ４０１と使用者の耳Ａ−１間の距離Ｌ２は１０ｃｍである。従って、残留音検出マイク５０１と使用者の耳Ａ−１の距離ΔＬ３（＝｜Ｌ１−Ｌ２｜）は、１０ｃｍとなっている。

このときの騒音低減効果を図６（ｂ）に示す。図６（ｂ）において、実線は残留音検出マイク５０１での騒音低減効果を表し、点線は使用者の耳元Ａ−１での騒音低減効果を表している。このグラフからわかるように、使用者の耳Ａ−１では、ほぼ全ての周波数領域で騒音低減効果が得られていない。

ここで、ΔＬ３＝１０（ｃｍ）であるため、制御音の振幅に変化がなければ、上述のシミュレーション結果から得られたｆ＝Ｖ／（６×ΔＬ３）の式に従って算出される５６７（Ｈｚ）までは騒音低減効果が得られるはずである。しかし実際には、使用者の耳Ａ−１が残留音検出マイク５０１よりも制御スピーカ４０１の近くにあるため、制御音の振幅が騒音の振幅よりも大きくなり、結果として騒音増加を招いた。

以上より、制御スピーカ４０１と残留音検出マイク５０１および使用者Ａの配置に関しては、少なくとも所望する周波数ｆ（Ｈｚ）まで品質の良い騒音低減効果を得るためには、（１）ΔＬ３＝Ｖ／（６×ｆ）と（２）Ｌ１≦Ｌ２の２条件を満たすことが必要となることがわかる。

（騒音低減装置１００の外観構成）
次に、騒音低減装置１００の外観構成に関して、図７（ａ）〜図７（ｃ）を用いて説明する。図７（ａ）〜図７（ｃ）では、制御スピーカと残留音検出マイクを２対使用した場合が例示されている。図７（ａ）は、騒音低減装置１００の平面図である。図７（ｂ）は、騒音低減装置１００の正面図である。図７（ｃ）は、騒音低減装置１００の側面図である。図７（ａ）〜図７（ｃ）において、座席６００は、横臥状態に変更されており、使用者Ａは睡眠をとりやすい状態となっている。

図７（ａ）〜図７（ｃ）に示すように、制御スピーカ４０１、４０２および残留音検出マイク５０１、５０２は、シェル６１０内に配置されている。本実施形態では、制御スピーカ４０１、４０２および残留音検出マイク５０１、５０２は、シェル６１０の内上面６１０Ｓの内側に収容されている。

また、図７（ａ）及び図７（ｂ）に示すように、制御スピーカ４０１、４０２は、騒音低減装置１００の幅方向中心を示す中心線ＡＸを基準として左右に均等に配置されている。同様に、残留音検出マイク５０１、５０２は、騒音低減装置１００の中心線ＡＸを基準として左右に均等に配置されている。また、制御スピーカ４０１、４０２は、騒音低減装置１００の中心線ＡＸを基準として残留音検出マイク５０１、５０２よりも外側に配置される。

なお、本実施形態において、騒音低減装置１００の中心線ＡＸは、シェル６１０の第１内側面６１０Ｔ１及び第２内側面６１０Ｔ２の中央を通るが、これに限られるものではない。中心線ＡＸはシェル６１０の左右端の中央を通るラインであればよく、シェル６１０は中心線ＡＸを中心として左右対称な構成及び形状を有していなくてもよい。

制御スピーカ４０１、４０２および残留音検出マイク５０１、５０２は、シェル６１０内に配置され、かつ、使用者Ａの頭部近辺に設置される。従って、この配置によれば、残留音検出マイク５０１と使用者Ａの耳の距離ΔＬ３（＝｜Ｌ１−Ｌ２｜）を小さくすることができる。

また、通常の横臥状態では、使用者Ａは耳を頭側のシェル６１０に近づける状態にはならない。そのため、シェル６１０内に配置された制御スピーカ４０１と使用者の耳Ａ−１間の距離Ｌ２を大きく保つことができ、騒音の悪化を防ぐことが可能となる。

さらに、制御スピーカ４０１、４０２および残留音検出マイク５０１、５０２用のコネクタやハーネスなどをシェル６１０内に格納することができるため、座席６００が駆働した場合にも断線の恐れがない。

また、制御スピーカ４０１、４０２および残留音検出マイク５０１、５０２は、座席６００の背面６００Ｓから離間している。具体的には、図７（ｂ）（ｃ）に示すように、制御スピーカ４０１、４０２および残留音検出マイク５０１、５０２は、背面６００Ｓから所定の高さＨ１の位置に配置されている。所定の高さＨ１は、任意に設定可能であり、例えば枕６２０の高さよりも高く設定されることが好ましく、枕６２０に頭を乗せた使用者Ａの耳の高さ（１０ｃｍ程度）付近に設定されることがより好ましい。

また、本実施形態では、制御スピーカ４０１、４０２および残留音検出マイク５０１、５０２の高さ方向における中心は、背面６００Ｓから所定の高さＨ２の位置に配置されている。すなわち、制御スピーカ４０１、４０２および残留音検出マイク５０１、５０２の高さ方向における中心は、略同じ高さに揃えられている。これによって、制御スピーカ４０１、４０２の音出力面や残留音検出マイク５０１、５０２の音入力面の少なくとも一部は、枕６２０から露出するようにされている。

以上のように、制御スピーカ４０１、４０２および残留音検出マイク５０１、５０２を背面６００Ｓから離間させることで、枕６２０の悪影響を抑えて騒音低減効果を向上させることができる。

また、制御スピーカ４０１、４０２および残留音検出マイク５０１、５０２が同程度の高さに配置されているため、制御スピーカ４０１、４０２と残留音検出マイク５０１、５０２の距離を小さくできるため、制御スピーカ４０１、４０２の出力負荷を小さくすることができる。

なお、騒音低減装置１００は、枕６２０を使用者Ａが使用する可能性があることを考慮して設計されているが、枕６２０は騒音低減装置１００にとって必須の構成要素ではない。

ここで、図７に示される騒音低減装置１００による騒音低減効果について、図８を参照しながら説明する。

図８では、制御スピーカ４０１と残留音検出マイク５０１間の距離Ｌ１は約１５（ｃｍ）であり、制御スピーカ４０１と使用者Ａの耳Ａ−１間の距離Ｌ２は約２５（ｃｍ）であり、ΔＬ３は約１０（ｃｍ）である場合が想定されている。

図８において斜線で示された領域Ｘは、Ｌ１がＬ２よりも大きくなる領域である。使用者Ａが移動して耳Ａ−２が領域Ｘに入ってしまうと、使用者Ａに聞こえる騒音は増加するおそれがある。

ここで、成人の頭部頂点から耳Ａ−２までの距離は、約１５（ｃｍ）である。そのため、使用者Ａが座席６００の背面６００Ｓ上に横臥した場合、通常であれば、使用者Ａの耳Ａ−２はシェル６１０の内上面６１０Ｓから１５（ｃｍ）以上離れることになる。

従って、図８に示すように、制御スピーカ４０１と残留音検出マイク５０１間の距離Ｌ１が約１５（ｃｍ）に設定することによって、騒音が増加しやすい領域Ｘに耳Ａ−２が入ることを抑制できる。

また、図８において縦線で示された領域Ｙは、図５に示す実験結果から明らかなように、少なくとも５６７Ｈｚｆ（≒Ｖ／（６×ΔＬ３）＝３４０×１００／（６×１０））までの周波数範囲で騒音低減効果を得られる領域である。一般的に、吸音材などの受動的減音手段に対し能動的騒音制御のメリットが出てくるのはおよそ５００Ｈｚ以下であるため、図８に示す騒音低減装置１００では十分な騒音低減効果を得られることが判る。

（その他の実施形態）
次に、騒音低減装置１００の他の設置方法に関して、図９を用いて説明する。図９（ａ）〜（ｃ）は、いずれも騒音低減装置１００の正面図である。

まず、上記実施形態では、制御スピーカおよび残留音検出マイクがシェル６１０内で一列に並べられることとしたが、図９（ａ）に示すように、制御スピーカと残留音検出マイクはシェル６１０内で上下に２列配置されていてもよい。このように、制御スピーカおよび残留音検出マイクを高さ方向に拡張することで、広い空間で騒音低減を実現することが可能となる。具体的には、下列の制御スピーカ４０１、４０２および残留音検出マイク５０１、５０２は、上述のように、背面６００Ｓから所定の高さＨ１（例えば１０ｃｍ）の位置に配置される。そのため、枕によって覆われにくく、かつ、使用者Ａの耳に極めて近い。一方で、上列の制御スピーカ４０３、４０４および残留音検出マイク５０３、５０４は、背面６００Ｓから所定の高さＨ１よりも大きな高さＨ２（例えば２５ｃｍ）の位置に配置される。そのため、使用者Ａが寝返りを打って片方の耳が高い位置まで上がった場合に、その耳の近くで制御スピーカ４０３、４０４および残留音検出マイク５０３、５０４は騒音を相殺させることができる。なお、Ｈ２はＨ１の２倍以上、すなわちＨ２＞２×Ｈ１であることが好ましい。この場合、Ｈ１を使用者Ａの耳の高さに設定することで、寝返りを打ったときの耳の高さでの十分な騒音低減効果を得られることが実験的に確認されている。

また、上記実施形態では、２つの制御スピーカ４０１、４０２および２つの残留音検出マイク５０１、５０２がシェル６１０内に配置されることとしたが、図９（ｂ）に示すように、一つずつの制御スピーカ４０５と残留音検出マイク４０６がシェル６１０内に配置されていてもよい。また、図９（ｂ）に示すように、制御スピーカ４０５と残留音検出マイク４０６の下端の位置は異なっていてもよい。制御スピーカ４０５と残留音検出マイク４０６の少なくとも一部が、背面６００Ｓから所定の高さＨ１に位置していればよい。この場合であっても、制御スピーカ４０５と残留音検出マイク４０６の少なくとも一部を枕から露出させることができるので、枕によって騒音低減効果が弱まることを抑えることができる。

また、上記実施形態では、２つの制御スピーカ４０１、４０２がシェル６１０の内上面６１０Ｓ内に収容されることとしたが、図９（ｃ）に示すように、制御スピーカ４０６，４０７が第１及び第２内側面６１０Ｔ１，６１０Ｔ２内に収容されていてもよい。すなわち、制御スピーカ４０６，４０７は、側部シェル内に配置されていてもよい。この場合も、残留音検出マイク５０６，５０７と使用者の耳Ａ−１の距離ΔＬ３を小さくすることが可能となり、高い周波数まで騒音低減効果を得られるようになる。

また、上記実施形態では、制御スピーカ４０１、４０２及び残留音検出マイク５０１、５０２それぞれは、騒音低減装置１００の幅方向における中心線ＡＸを基準として左右に均等に配置されることしたが、これに限られるものではない。制御スピーカ４０１、４０２及び残留音検出マイク５０１、５０２それぞれは、中心線ＡＸの一方に寄せられていてもよい。

また、以上の説明では、制御スピーカと残留音検出マイクの組み合わせが１対、２対、４対の場合に関してのみ示したが、制御スピーカと残留音検出マイクの組み合わせはいくつであっても構わない。

また、以上の説明では、座席６００がリクライニング機構により横臥状態に変更した場合に関して説明したが、座席６００は必ずしもリクライニング機構を持つ必要はなく、横臥状態専用に用意されたものであってもよい。

また、図１０（ａ）（ｂ）を用いて、複数の制御スピーカおよび残留音検出マイクを使用して横臥状態から座位状態までをカバーする方法に関して説明する。図１０（ａ）に示すように、横臥状態にある使用者Ａの頭部周辺を騒音低減する場合には、シェル６１０の下部に配置された制御スピーカ４０１、４０２および残留音検出マイク５０１、５０２を使用する。また、図１０（ｂ）に示すように、座位状態にある使用者Ａの頭部周辺を騒音低減するには、制御スピーカ４０３、４０４および残留音検出マイク５０３、５０４を使用する。これにより、複数の姿勢の使用者Ａに対し、断線の恐れなく騒音低減効果を提供することが可能になる。なお、ここでは横臥状態と座位状態の２状態に対応する場合に関して示したが、制御スピーカと残留音検出マイクの複数の組み合わせを配置することで、他の状態にも対応できることは明らかである。また、騒音制御器２００は、一つの制御器２００を切り替えて使用してもよいし、座席状態に合わせて複数の制御器２００が設けられていてもよい。

１００ 騒音低減装置
１０１〜１２０ 騒音検出マイク
２００ 騒音制御器
２０１−１〜２２０−４ 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
３０１〜３０４ 加算器
４０１〜４０７ 制御スピーカ
５０１〜５０７ 残留音検出マイク
６００ 座席
６１０ シェル
６１０Ｓ 内上面
６１０Ｔ１、Ｔ２ 内側面
６２０ 枕
Ａ 使用者
Ａ−１ 使用者の耳
Ｂ 騒音源
Ｌ１ 制御スピーカと残留音検出マイク間の距離
Ｌ２ 制御スピーカと使用者の耳元間の距離
ΔＬ３ 残留音検出マイクと使用者の耳元間の距離

Claims (8)

1. 使用者を略横臥状態で保持可能な座席の周囲の少なくとも一部を包囲するシェルと共に使用する騒音低減装置であって、
   騒音を打ち消すための制御音信号を生成させる騒音制御部と、
   前記騒音制御部からの制御音信号に基づいて制御音を出力する制御音出力部と、
   騒音と前記制御音出力部から出力される制御音とが重畳された結果を残留音として検出する残留音検出部と、
   を備え、
   少なくとも前記制御音出力部と前記残留音検出部は、前記シェルに収容されており、
   前記制御音出力部と前記残留音検出部は、前記座席の背面から離間している、
   騒音低減装置。
2. 前記制御音出力部と前記残留音検出部の少なくとも一部は、前記背面から所定の高さに位置する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の騒音低減装置。
3. 一対の前記制御音出力部と一対の前記残留音検出部が前記シェル内に配設されている、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の騒音低減装置。
4. 前記一対の制御音出力部は、前記座席の幅方向における中心線を基準として、幅方向において均等に配置され、
   前記一対の残留音検出部は、前記中心線を基準として、幅方向において均等に配置される、
   ことを特徴とする請求項３記載の騒音低減装置。
5. 前記残留音検出部は、前記制御音出力部よりも前記座席の幅方向における中心線の近くに配置される、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の騒音低減装置。
6. 前記制御音出力部と前記残留音検出部までの第１距離と、前記制御音出力部と使用者の耳が配置される位置までの第２距離との差が、式（１）を満たす、
   ΔＬ３＝Ｖ／（６×ｆ）・・・・（１）
   （ただし、式（１）において、ΔＬ３は、第１距離と第２距離の差であり、Ｖ（ｍ／ｓｅｃ）は空気中の音速であり、ｆ（Ｈｚ）は騒音低減効果を得ることができる限界周波数である）
   ことを特徴とする請求項４記載の騒音低減装置。
7. 前記第２距離は、前記第１距離以上である、
   ことを特徴とする、請求項４に記載の騒音低減装置。
8. 前記一対の制御音出力部それぞれは、前記座席の座面からの高さが異なり、
   前記一対の残留音検出部それぞれは、前記座席の座面からの高さが異なっている、
   ことを特徴とする請求項３に記載の騒音低減装置。

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