JP2757514B2

JP2757514B2 - 能動型騒音制御装置

Info

Publication number: JP2757514B2
Application number: JP1341906A
Authority: JP
Inventors: 明生木下
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1989-12-29
Filing date: 1989-12-29
Publication date: 1998-05-25
Anticipated expiration: 2013-05-25
Also published as: JPH03203494A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本願発明は、車両の室内等に伝達される騒音を制御音
との干渉により低減させる能動型騒音制御装置に係り、
とくに、騒音又は振動の進行方向に垂直な単位断面積を
単位時間に通過するエネルギである音響インテンシティ
を検出し、この音響インテンシティを評価量として騒音
低減を行うようにした能動型騒音制御装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、この種の能動型騒音制御装置としては、例えば
英国公開特許公報2149614号記載の装置が知られてい
る。この従来装置は、航空機の客室やこれに類する閉空
間に適用されるもので、閉空間内に設置された複数のラ
ウドスピーカ（二次音源）及び複数のマイクロホンと、
閉空間の外部に位置するエンジン等の単一の騒音源（一
次音源）の周波数f₀〜f_nを検出する周波数検出手段と、
複数のマイクロホンの検出信号及び周波数検出手段の検
出信号に基づき複数のラウドスピーカの駆動を制御する
信号処理器とを備えている。そして信号処理器は、複数
のマイクロホンの検出信号P_n（ｎ＝1,2,…,m），即ち音
圧の二乗和P: を評価関数として、この評価関数Ｐを最小にするように
適応制御を行っている。これにより、ラウドスピーから
放射される二次音と騒音源から伝達した一次音とが干渉
して観測位置における残留騒音を低減するとしている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上述した従来装置にあっては、単に、
マイクロホンから出力される残留騒音の音圧を評価関数
として採用する構成にしていたため、例えば騒音振動数
が高い場合に波長が短くなって、音響空間の振動モード
がシートやガラス等に因って複雑になることから、従来
のように音響空間内の特定点を複数だけとって観測位置
にしたとしても、必ずしも乗員の耳位置での騒音を確実
に低減させることにはならないという問題があった。

本願発明は、このような従来装置の有する問題に着目
してなされたもので、その解決しようとする課題は、音
場が複雑になる高周波域であっても乗員の耳位置付近な
ど、観測位置での騒音を確実に低減させることである。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題を解決するため、請求項（１）記載の発明で
は、第１図に示す如く、騒音源から騒音が伝達される音
響空間に制御音を発生可能な制御音源と、前記騒音源の
騒音発生状態に応じた基準信号を検出する基準信号検出
手段と、前記音響空間内の騒音又は構造物上の振動の進
行方向に垂直な単位断面積を単位時間に通過するエネル
ギであるインテンシティを検出するインテンシティ検出
手段と、前記インテンシティ検出手段及び基準信号検出
手段の各検出値に基づき、当該インテンシティ検出手段
の検出値を評価量として前記制御音源を駆動させる適応
制御手段とを備え、前記インテンシティ検出手段は、前
記音響空間内の騒音又は構造物上の振動を検出する少な
くとも二つの騒音振動検出手段と、これら騒音振動検出
手段の検出値に基づいて前記インテンシティを演算する
インテンシティ演算手段と、を含んで構成されるととも
に、前記少なくとも二つの騒音振動検出手段は、前記イ
ンテンシティの検出方向に沿って離隔して配設した。

また請求項（２）記載の発明では、請求項（１）記載
の構成要素の内、インテンシティ検出手段は、車室内空
間のヘッド・レスト部又は乗員の頭部近傍位置でインテ
ンシティを検出する手段であり、前記検出方向は、制御
音源から制御音を放射したときの前記ヘッド・レスト部
又は乗員の頭部近傍位置におけるインテンシティ方向に
一致させる構成にしている。

さらに請求項（３）記載の発明では、請求項（１）記
載の構成要素の内、制御音源は第１及び第２の制御音源
を備え、インテンシティ検出手段は、アクティブ・イン
テンシティ及びリアクティブ・インテンシティを検出す
る手段であり、適当制御手段は、前記インテンシティ検
出手段からのアクティブ・インテンシティ及び基準信号
検出手段の検出値に基づき、アクティブ・インテンシテ
ィを評価量として前記第１の制御音源を駆動させる第１
の適応制御手段と、前記インテンシティ検出手段からの
リアクティブ・インテンシティ及び基準信号検出手段の
検出値に基づき、リアクティブ・インテンシティを評価
量として前記第２の制御音源を駆動させる第２の適応制
御手段とを備えた構成にしている。

〔作用〕

本発明では、インテンシティの検出方向に沿って離隔
して配設された少なくとも二つの騒音振動検出手段と、
インテンシティを演算するインテンシティ演算手段とを
含んで構成されたインテンシティ検出手段が、車室等の
音響空間内の騒音又は構造物上の振動の進行方向に垂直
な単位断面積を単位時間に通過するエネルギであるイン
テンシティを検出する。一方、基準信号検出手段が、騒
音源の騒音発生状態に応じた基準信号を検出する。そし
て、適応制御手段は、インテンシティ検出手段及び基準
信号検出手段の各検出値に基づき、当該インテンシティ
検出手段の検出値を評価量として制御音源を駆動させ
る。このため、騒音周波数が高く、音響空間の振動モー
ドが複雑になっても、定在波分に影響を受けない進行波
成分であるアクティブ・インテンシティを最小にして騒
音低減を達成できる。

また請求項（２）記載の発明では、とくに、インテン
シティ検出手段が、車室内空間のヘッド・レスト部又は
乗員の頭部近傍位置でインテンシティを検出し、その検
出方向は、制御音源から制御音を放射したときのヘッド
・レスト部又は乗員の頭部近傍位置におけるインテンシ
ティ方向と一致している。これにより、ヘッド・レスト
部又は乗員の頭部近傍位置の騒音が確実に低減される。

さらに請求項（３）記載の発明では、とくに、第１の
適応制御手段が、インテンシティ検出手段からのアクテ
ィブ・インテンシティ及び基準信号検出手段の検出値に
基づき、アクティブ・インテンシティを評価量として第
１の制御音源を駆動させ、第２の適応制御手段が、イン
テンシティ検出手段からのリアクティブ・インテンシテ
ィ及び基準信号検出手段の検出値に基づき、リアクティ
ブ・インテンシティを評価量として第２の制御音源を駆
動させる。このようにインテンシティの物理的意味毎に
個別の制御が行われるので、より確実な騒音低減とな
る。

〔実施例〕

以下、本願発明の実施例を説明する。

（第１実施例）第１実施例を第２図乃至第７図に基づき説明する。本
実施例は音響空間として車両の車室に適用したものであ
る。

第２図において、２は車両を、４は騒音源としての車
両２のエンジンを、６は音響空間としての車室を、８は
車両２を搭載された能動型騒音制御装置を夫々示す。

能動型騒音制御装置８は、基準信号検出手段としての
エンジン回転数センサ10,車室６に設置されるマイクロ
ホン14a,14b,車両２の所定位置に設置されるコントロー
ラ16,及び車室６に設置される制御音源としてのラウド
スピーカ18により構成される。

この内、エンジン回転数センサ10はエンジン４に取り
付けられ、エンジン回転に応じたパルス列のエンジン回
転数信号ｘを検出し、これをコントローラ16に供給す
る。マイクロホン14a,14bはフロントシート20のヘッド
・レスト部20Aの側面に、第３図に示す如く検出面を露
出して埋め込まれ、該ヘッド・レスト部での音圧に応じ
た音圧信号P_A，P_Bを夫々検出し、これをコントローラ16
に供給するようになっている。マイクロホン14a,14bの
設置位置は第４図に示すように、マイクロホン14a,14b
の中心位置を結ぶ方向（同図中のＡ線参照）と、後述す
るラウドスピーカ18から放射された音の音響インテンシ
ティ（アクティブ・インテンシティ）の向き（同図中の
Ｂ線参照）とが一致するように設定されたものであり、
また、第５図（ａ）（ｂ）に表されたようなインテンシ
ティのベクトル方向を考慮したものである。第５図
（ａ），（ｂ）は、音源がダッシュロアと後席足元に在
る場合で、これらは後席足元の位相を０°から180°に
反転させると、その音源はシンクからソースに変化し、
負から正の寄与に変わったことを示している。

また、ラウドスピーカ18は車室６のフロントダッシュ
の下部に設置され、コントローラ16から供給される駆動
信号を受けて、該駆動信号に応じた音響信号（制御音）
を出力する。

コントローラ16は第２図に示すように、入力するエン
ジン回転数信号ｘを入力する信号処理器24と、マイクロ
ホン14a,14bの検出信号P_A，P_Bを入力し、音響インテン
シティを演算して、その演算値を信号処理器24に供給す
るインテンシティ演算回路26と、信号処理器24からの出
力信号ｙを増幅してラウドスピーカ18に供給するアンプ
28とを備えている。

この内、インテンシティ演算回路26は、第６図に示す
ように構成される。つまり、インテンシティ演算回路26
は、マイクロホン14a,14bからの音圧信号P_A，P_Bを個別
に入力するプリアンプ30a,30bを入力側に備え、この
内、一方のプリアンプ30aの出力側はA/D変換器32a,位相
補正フィルタ34aを介して加算器36a,36bに至るととも
に、他方のプリアンプ30bの出力側はA/D変換器32b,位相
補正フィルタ34bを介して前記加算器36a,36bに至る。こ
こで、一方の加算器36aは、入力するフィルタ34a,34bの
両出力を共に加算し、他方の加算器36bはフィルタ34bの
出力からフィルタ34aの出力を引き算する構成となって
いる。さらに、加算器36bの出力側は積分器38を介して
乗算器40の一方の入力端に至るとともに、前記加算器36
aの出力側は乗算器40の他方の入力端に至り、この乗算
器40の出力が平均化回路42を通って出力される構成を有
している。

ここで、上記インテンシティ演算回路26に係る音響イ
ンテンシティの検出手法を説明する。

まず、音響インテンシティＩは下記式で定義される。

Ｉ＝Ｐ・ｕ …（１）但し、P:音圧,u:粒子速度である。

これを下記式（２）で近似し、とする。

但し、P_Aは前側のマイクロホン14aが検出する音圧，P_B
は後側のマイクロホン14bが検出する音圧，ρは空気の
密度（定数），Δｒはマイクロホン14a,14bの間隔であ
る。インテンシティ演算回路26は、（２）式中、（P_A＋P_B）∫（P_B−P_A）dt …（２）′ の項の値を乗算器40で演算し、その平均値をとって音響
インテンシティとして信号処理器24に出力するもので
ある。

なお、上記（２）式中に係数「−1/ρ・Δｒ・２」が
あるが、これは定数なので本制御系では考慮していな
い。また、平均化回路42では、過去一定時間（例えば0.
5秒）のの平均値をとり、これを評価関数としている
が、この平均化時間はインテンシティ波形の周期（ここ
では10^-3〜10^-1秒程度）より充分長ければよい。また、
（２）式に（P_B−P_A）の演算が含まれるため、マイクロ
ホン14a〜プリアンプ30a間及びマイクロホン14b〜プリ
アンプ30b間に位相差，ゲイン差があると、演算結果に
大きな誤差が生じることにもなり兼ねない。しかし本実
施例では、予めその位相差，ゲイン差を両経路の伝達関
数の比で求め、これを逆フーリエ変換したものをFIRフ
ィルタとして位相補正フィルタ34a,34bの何れに持た
せ、他方には遅延時間を補償するためのディレイ回路を
位相補正回路としておいている。これにより、正確な音
響インテンシティの検出ができる。さらに、インテン
シティ演算回路24中、図示しないが、A/D変換器32a,32b
の前段には、折り返し歪みを防止するローパスフィルタ
を介挿させている。

さらに、信号処理器24は第７図に示すように、エンジ
ン回転数に応じた基準信号ｘを入力するA/D変換器46
と、このA/D変換器46の変換出力を入力するディジタル
フィルタ48及び適応フィルタ50と、インテンシティ演算
回路26からの音響インテンシティ及び前記ディジタル
フィルタ48の出力信号ｒを入力するマイクロプロセッサ
54と、前記適応フィルタ50の処理信号ｙをD/A変換して
アンプ28に出力するD/A変換器56とを有している。

この内、ディジタルフィルタ48は、基準信号ｘを入力
し、マイクロホン14a,14bの組及びスピーカ18間の伝達
関数に応じて、フィルタ処理された基準信号ｒ（後述す
る第（６），（７）式参照）を生成する。適応フィルタ
50は基準信号ｘを入力して、その時点で設定されている
フィルタ係数に基づき適応信号処理を行ってスピーカ駆
動信号ｙを出力するものである。マイクロプロセッサ54
は、音響インテンシティ及びフィルタ処理された基準
信号ｒを入力し、適応フィルタ50のフィルタ係数をLMS
アルゴリズムを用いて変更する。

ここで、本実施例における騒音制御の手法を説明す
る。なお、この説明には、一般化された形として複数の
インテンシティ演算回路及び複数のラウドスピーカの場
合を想定する。

いま、ｌ番目のインテンシティ演算回路からの演算値ラウド・スピーカからの制御音（二次音）が無いときの
ｌ番目のインテンシティ演算回路の演算値をｍ番目のラウドスピーカとｌ番目のインテンシティ演算
回路に係るマイクロホンの組との間の伝達関数（FIR
（有限インパルス応答）関数）のｊ番目（ｊ＝0,1,2,
…，I_c−１）の項をディジタルフィルタで表したときの
フィルタ係数をC_Lmj、基準信号Ｘ（ｎ）、基準信号Ｘ
（ｎ）を入力しｍ番目のラウドスピーカを駆動する適応
フィルタのｉ番目（ｉ＝0,1,2,…，I_k−１）の係数をW
_miとすると、が成立する。ここで、（ｎ）が付く項は、何れもサンプ
リング時刻ｎのサンプル値であり、また、Ｌはインテン
シティ演算回路の数（第１実施例では１個）、Ｍはラウ
ドスピーカの数（第１実施例では１）I_cはFIRディジタ
ルフィルタで表現された伝達関数C_Lmのタップ数（フィ
ルタ次数）、Ikは適応フィルタのタップ数（フィルタ次
数）である。

上式（３）中、右辺の「Σ W_mi・ｘ（ｎ−ｊ−
ｉ）｝」（＝y_m）の項は適応フィルタ（係数W_m）に信号
ｘを入力したときの出力を表し、「Σ C_Lmj・｛Σ W
_mi・ｘ（ｎ−ｊ−ｉ）｝」の項はｍ番目のスピーカに入
力された信号エネルギが該スピーカから音響エネルギと
して出力され、車室６内の伝達関数C_Lmを経てマイクロ
ホンに到達したときの信号を表し、さらに、「Σ Σ
C_Lmj・｛ΣW_mi・ｘ（ｎ−ｊ−ｉ）｝」の右辺全体は、
マイクロホンへの到達信号を全スピーカについて足し合
わせているから、マイクロホン，即ちｌ番目のインテン
シティ演算回路に到達する二次音の総和を表す。

次いで、評価関数（最小にすべき変数）Jeを、とおく。

そして、評価関数Jeを最小にするフィルタ係数W_mを求
めるために、本実施例ではLMSアルゴリズムを採用す
る。つまり、評価関数Jeを各フィルタ係数W_miについて
偏微分した値で当該フィルタ係数W_miを更新する。

そこで、（４）式より、となるが、（３）式よりとなるから、この（４）式の右辺をr_Lm（ｎ−ｉ）とお
けば、フィルタ係数の書換え式は以下の（７）式により
得られる。

ここで、αは収束係数であり、フィルタが最適に収束す
る速度や、その際の安定性に関与する。

以上の構成において、信号処理器24,アンプ28が適応
制御手段を構成し、マイクロホン14a及び14bが騒音振動
検出手段を構成し、インテンシティ演算回路26がインテ
ンシティ演算手段を構成し、これらマイクロホン14a,14
b及びインテンシティ演算回路26がインテンシティ検出
手段を構成している。

次に、本第１実施例の動作を説明する。

エンジンが駆動すると、エンジン回転数センサ10はエ
ンジン回転を検知し、これに応じたエンジン回転数信号
ｘをコントローラ16に供給する。コントローラ16におい
て、検出信号ｘは信号処理器24のA/D変換器46を介して
ディジタルフィルタ48及び適応フィルタ50に夫々供給さ
れる。この内、ディジタルフィルタ48は、入力した基準
信号ｘを用いて、前記（６）式に係るフィルタ処理され
た基準信号ｒをマイクロホン，スピーカ間の伝達関数Ｃ
に対応して演算して、その信号ｒをマイクロプロセッサ
54に出力する。

一方、マイクロホン14a,14bはその設置位置（観測位
置）に残留している音を検知し、その音圧に応じた音圧
信号P_A，P_Bをコントローラ16に夫々出力する。これによ
り、インテンシティ演算回路26では、入力した音圧信号
P_A，P_Bがプリアンプ30a,30b、A/D変換器32a,32b、位相
補正フィルタ34a,34bを介して加算器36a,36bに入力さ
れ、該加算器36a,36bで加算，減算が夫々実施される。
つまり、一方の加算器36aの出力は「P_A＋P_B」となり、
他方の加算器36bの出力は「P_B−P_A」となる。そこで、
他方の加算器36bの出力「P_B−P_A」が次段の積分器38で
積分され、乗算器40でその積分器38の出力と前記一方の
加算器36aの出力が掛け算されるから、これにより、前
記（２）′式の値が演算される。この（２）′式に係る
乗算器40の出力は次段の平均化回路42に入力され、所定
時間の平均値が演算されて、より精度の高い音響インテ
ンシティ（アクティブ・インテンシティ）がディジタル量で求められる。

このようにして得られたインテンシティは、そのまま信号処理器24のマイクロプロセッサ54に出
力される。マイクロプロセッサ54では、各入力信号を用
いて前記（７）式に基づくフィルタ係数の更新演算が行
われる。つまり、現時点のサンプリング時刻ｎにおける
フィルタ係数W_i（ｎ）に、評価関数，即ちインテンシテ
ィが最小になる方向のフィルタ係数が演算され、サンプリ
ング時刻（ｎ＋１）において設定されるべきフィルタ係
数W_i（ｎ＋１）が得られる。そこで、マイクロプロセッ
サ54は演算値W_i（ｎ＋１）に応じた制御信号を適応フィ
ルタ50に出力する。このため、適応フィルタ50における
各フィルタのフィルタ係数は、サンプリング時刻（ｎ＋
１）では、新しく演算されたフィルタ係数W_iに更新され
る。このようにマイクロプロセッサ54によって、評価関
数Jeを最小にするように、所定サンプリング時間毎にフ
ィルタ係数の更新指令が繰り返される。

そこで、適応フィルタ50はその時点で設定されている
フィルタ係数によって、入力する基準信号ｘと係数W_iと
の畳込み演算を行って出力値ｙを求め、この値ｙを駆動
信号としてD/A変換器56を介してラウドスピーカ18に出
力する。

これにより、スピーカ18は駆動信号ｙに応じた制御音
（二次音）を発生するから、この発生した音響出力は予
め推定してある伝達関数Ｃに対応した車室空間をスピー
カの指向性に基づき伝搬して音場を形成する。このた
め、制御収束後においては、２箇所の観測点（マイクロ
ホン設置位置）及びその近傍で、エンジン４から伝達さ
れる騒音及び制御音が干渉し、その殆どが相殺される。

このとき、本実施例では、評価関数としてアクティグ
・インテンシティを採用しているため、このアクティブ・インテンシティ
は、定在波成分を影響を受けない進行波成分に相当する
ものであるので、耳位置及びその近傍での残留する音エ
ネルギの流れを適応制御することとなり、耳位置での騒
音低減を確実に行える利点がある。さらに、マイクロホ
ン14a,14bの設置方向を、該マイクロホン位置を通過す
るスピーカ18からの制御音のインテンシティの方向と一致させているため、効率良くインテンシティを検出でき、ヘッド・レスト部20Aの騒音を有効に低減
できる。このように、共振モードの影響を受けて不安定
な定在波成分，即ちリアクティブ・インテンシティには
関知せずに、騒音振動数が高周波域となって車室６内の
共振モードが複雑化するような場合でも、従来装置とは
異なり、アクティブ・インテンシティを頼りにして残留
騒音を有効に低減させることとなる。

なお、上記第１実施例は車室６内のフロントシートの
ヘッド・レスト部のみのアクティブ・インテンシティを
検出する構成としたが、本願発明は必ずしもこれに限定
されることなく、例えばリヤシートの頭部位置にも同様
に実施する構成としてもよい。

（第２実施例）次に、第２実施例を第８図乃至第12図に基づき説明す
る。ここで、第１実施例と同じ構成要素には必要に応じ
て同一符号を用いる。

第８図において、車室６のフロントダッシュの下部及
びリヤシート50のドア下部には、前述した第５図に示し
た、アクティブ・インテンシティに対する２ヵ所の音源
を考慮して、第１の制御音源としてのラウドスピーカ52
a,52bが設置されている。また、車室６内の中央及び後
部ピラー54,56のガラス面と対等位置には、第２の制御
音源としてのラウドスピーカ58a,58bが夫々設置されて
いる。

上記ラウドスピーカ52a,52b,58a,58bの夫々は、コン
トローラ60からの駆動信号によって制御音（相殺音）を
発生するもので、そのコントローラ60には第１実施例と
同様にエンジン回転数センサ10の検出信号ｘが入力する
ようになっている。また、フロントシート20のヘッド・
レスト部20Aの側面には、２個のマイクロホン62a,62b
が、リヤシート50の頭部側面には２個のマイクロホン64
a,64bが夫々設置されており、各々、観測位置での音圧
信号P_1A，P_1B及びP_2A，P_2Bが検出される。

コントローラ60は第８図に示すように、前側のマイク
ロホン62a,62bの検出信号P_1A，P_1Bに基づきアクティブ
・インテンシティIa,リアクティブ・インテンシティIr
を演算するインテンシティ演算回路68と、後側のマイク
ロホン64a,64bの検出信号P_2A，P_2Bに基づきアクティブ
・インテンシティIa,リアクティブ・インテンシティIr
を演算するインテンシティ演算回路70と、エンジン回転
数信号ｘを入力し且つ両インテンシティ演算回路68,70
の演算値を入力して適応信号処理を行うアクティブ・イ
ンテンシティ用信号処理器72及びリアクティブ・インテ
ンシティ用信号処理器74と、一方の信号処理器72の２出
力を増幅してラウドスピーカ52a,52bを駆動するアンプ7
6a,76bと、他方の信号処理器74の２出力を増幅してラウ
ドスピーカ58a,58bを駆動するアンプ78a,78bとを有して
いる。

この内、インテンシティ演算回路68,70の夫々は第９
図に示すように、入力する２つの音圧信号P_1A，P_1B（又
はP_2A，P_2B）を増幅するプリアンプ80a,80bと、このプ
リアンプ80a,80bの出力信号をディジタル化するA/D変換
器82a,82bと、この変換器82a,82bの変換信号を高速フー
リエ変換（FFT）するFFT演算器84a,84bと、この演算器8
4a,84bの演算信号を入力してアクティブ・インテンシテ
ィIa,リアクティブ・インテンシティIrを求めるインテ
ンシティ演算器86とを有しており、下記（８）（９）式
に基づく演算を夫々行うようになっている。

ここで、アクティブ・インテンシティIaは下記式
（８）により演算される。

但し、k:定数，G₁₂：ペアとなる２個のマイクロホンの
音圧信号間のクロス・パワー・スペクトル密度関数,f:
周波数，f₁，f₂：対象とする上下限周波数,Im〔〕：
〔〕内の量の虚数成分を表す記号，f_i:FFT後のｉ番目
の周波数，G_12i：f_iでのクロス・パワー・スペクトル
値，Δf:FFT時の周波数間隔,N:FFTのサンプル数であ
る。

また、リアクティブ・インテンシティIrは下記（９）
式により演算される。

但し、G₁₁，G₂₂：夫々、各マイクロホンの音圧出力のオ
ート・パワー・スペクトル密度関数，G_11i，G_22i:FFT時
の周波数f_iにおける各マイクロホンの音圧のオート・パ
ワー・スペクトル値である。

さらに、アクティブ・インテンシティ用信号処理器72
は、第10図に示す如く構成されている。つまり、エンジ
ン回転数に応じた基準信号ｘを入力するA/D変換器86
と、このA/D変換器86の変換出力を入力するディジタル
フィルタ88及び適応フィルタ90と、インテンシティ演算
回路68,70からのアクティブ・インテンシティIa,Ia′及
び前記ディジタルフィルタ88の出力信号ｒを入力するマ
イクロプロセッサ94と、前記適応フィルタ90の処理信号
y_mをD/A変換してアンプ76a,76bに出力するD/A変換器96
a,96bとを有している。この内、ディジタルフィルタ88
は、基準信号ｘを入力し、マイクロホン62a,62b,64a,64
bの組及びスピーカ52a,52b,58a,58b間の伝達関数に応じ
て、フィルタ処理された基準信号r_Lm（前述した第
（６），（７）式参照）を生成する。適応フィルタ90は
基準信号ｘを入力して、その時点で設定されているフィ
ルタ係数に基づき適応信号処理を行ってスピーカ駆動信
号y_mを出力するものである。マイクロプロセッサ54は、
アクティブ・インテンシティIa,Ia′及びフィルタ処理
された基準信号r_Lmを入力し、適応フィルタ90のフィル
タ係数をLMSアルゴリズムを用いて変更する。

また、リアクティブ・インテンシティ用信号処理器74
は、第11図に示す如く構成されており、マイクロプロセ
ッサ94はインテンシティ演算回路68,70からのリアクテ
ィブ・インテンシティIr,Ir′を入力し、また適応フィ
ルタ90はD/A変換器96a,96bを介してアンプ78a,78bに駆
動信号を出力する以外は、第10図と同様になっている。
また、第10図のものと制御手法も同じである。

これらの信号処理器72,74に係る制御手法は、前述し
た（３）式〜（７）式の説明の中で、Ｌ＝2,M＝２であ
り、又はIrとして成立するものである。

本第２実施例では、マイクロホン62a,62b,64a及び64b
が騒音振動検出手段を構成し、インテンシティ演算回路
68が一つのインテンシティ演算手段を構成し、インテン
シティ演算回路70が他の一つのインテンシティ演算手段
を構成し、マイクロホン62a,62b及びインテンシティ演
算回路68が一つのインテンシティ検出手段を構成し、マ
イクロホン64a,64b及びインテンシティ演算回路68が他
の一つのインテンシティ検出手段を構成し、信号処理器
72及びアンプ76a,76bが第１の適応制御手段を構成し、
信号処理器74及びアンプ78a,78bが第２の適応制御手段
を構成している。

次に、第２実施例の動作を説明する。

本第２実施例では、装置が駆動状態になると、前側の
組のマイクロホン62a,62bの検出信号P_1A，P_1Bがインテ
ンシティ演算回路68に、後側の組のマイクロホン64a,64
bの検出信号P_2A，P_2Bがインテンシティ演算回路70に夫
々入力される。演算回路68,70の夫々では、入力信号
P_1A，P_1B（又はP_2A，P_2B）がアンプ80a,80b、図示しな
いローパスフィルタ、A/D変換器82a,82bを介してFFT演
算器84a,84bに夫々入力する。FFT演算器84a,84bでは、
一定量のサンプル分取った後、フーリエ変換されインテ
ンシティ演算器86に送られる。この演算器86では、フー
リエ変換された信号を元に、前述した（８），（９）式
によってアクティブ・インテンシティIa及びリアクティ
ブ・インテンシティIrが求められ、信号処理器72,74に
夫々供給される。このとき、インテンシティ演算器86で
は、以上の操作でのインテンシティ演算を数〜数十サイ
クル繰り返し、平均化してより精度の高いインテンシテ
ィ値を得ることが望ましい。

そこで、信号処理器72,74の夫々では、入力信号Ia,Ir
及び基準信号ｘに基づき、アクティブ・インテンシティ
Ia（リアクティブ・インテンシティIr）を最小にするよ
うに、前述したLMSアルゴリズムに基づき制御音を調節
する。

このように、第１の制御音源としてのラウドスピーカ
52a,52bをダッシュ下部及びリヤシート50の足元の騒音
源位置に設定しているので、音源から発生されるアクテ
ィブ成分（進行波に相当）を効果的に低減できるととも
に、当該ラウドスピーカ52a,52bを足元の下回りに置い
ているので、吸音部材が在る車室床で音が吸い込まれて
アクティブ成分が発生しても、このような下回りのアク
ティブ成分を効果的に低減できる。また、第２の制御音
源としてのラウドスピーカ58a,58bを窓ガラス位置とし
ているので、吸音しないガラスから反射して行く騒音量
を低減し、車室内のリアクティブ成分（定在波に相当）
を減らし、こもり音を低減することができる。つまり本
第２実施例では、車室６内の騒音を、騒音を形成する物
理現象（アクティブ・インテンシティ，リアクティブ・
インテンシティ）別に検知し、これを個別に低減させる
制御システムとしたため、高周波となって音場が複雑に
なっても、従来装置とは異なり、騒音を確実に低減でき
る。

なお、この第２実施例では、第1,第２の制御音源を各
２個の場合で説明したが、本願発明は必ずしもこれに限
定されることなく、必要に応じて増減させてもよい。ま
た、それらの制御音源の設置場所も前述した下回り及び
ガラス位置に限定されるものではなく、騒音源の位置及
び車室内の共振モード等に応じて適宜変更してもよい。

なおまた、本願発明の能動型騒音制御装置は前述した
実施例のように車室に適用する装置に限定されることな
く、例えば航空機のキャビンに適用する装置であっても
よいし、空調用室外機の回転に起因した室内騒音を低減
させるように構成した装置とすることもできる。一方、
前述した実施例では騒音源が車室という一種の閉じられ
た空間の外部に在る場合を説明したが、本願発明は騒音
源がそのような閉空間の内部に設置されている場合にも
適用できる。

さらに、本願発明の基準信号検出手段，即ち騒音発生
状態に相関のある信号を得る手段は、前述したようにエ
ンジン回転状態を検出する構成に限定されることなく、
例えばサスペンションに取りつけた、ロード・ノイズに
相当する電気信号を得る加速度ピックアップであっても
よく、これにより路面からのロード・ノイズを低減する
ようにしてもよい。

さらに、本願発明の騒音制御手段に係るフィルタ係数
更新のアルゴリズムは、前述した実施例記載のようなLM
Sアルゴリズムのほか、例えば周波数領域におけるその
他のLMSアルゴリズムであってもよい。また、前述の各
実施例では何れも騒音を低減する構成について説明した
が、これに限らず構造物の振動に対しても同様に適用で
きる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本願発明によれば、音響空間内の
騒音又は構造物上の振動のインテンシティを検出し、こ
れを評価量として適応制御を行う構成にしたため、従来
のように複数の観測位置を空間内に断続的に設定して、
当該各観測位置に音圧を低減させる場合とは異なり、騒
音周波数が複雑になって音場が複雑化する場合でも、騒
音源から到来する進行波成分に相当するアクティブ・イ
ンテンシティに最小にすることができ、例えば車室の乗
員耳位置等の観測位置での騒音を確実に減少させること
ができるという効果がある。

とくに、請求項（２）記載の発明では、インテンシテ
ィ検出方向が、騒音源から騒音が放射されたときのイン
テンシティ方向と一致しているので、車室空間における
乗員の耳位置のアクティブ・インテンシティに対する適
応制御がより確実になる効果がある。

またとくに、請求項（３）記載の発明では、音響イン
テンシティをアクティブ・インテンシティ及びリアクテ
ィブ・インテンシティに分離して個別に制御するとして
いるため、音場が複雑になる高周波域でも、騒音源から
伝わって聞こえる騒音及び音響空間にこもるこもり音の
両方を的確に減少させることができ、音響空間全体の騒
音低減をより効果的なものにできる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本願発明のクレーム対応図、第２図は本願発明
の第１実施例を示す概略構成図、第３図はマイクロホン
の取り付け状況を示す斜視図、第４図はアクティブ・イ
ンテンシティの方向例を説明する説明図、第５図（ａ）
（ｂ）はアクティブ・インテンシティの例を示すベクト
ルマップ図、第６図は第１実施例のインテンシティ演算
回路の構成を示すブロック図、第７図は第１実施例の信
号処理器の構成を示すブロック図、第８図は本願発明の
第２実施例を示す概略構成図、第９図は第２実施例のイ
ンテンシティ演算回路の構成を示すブロック図、第10図
は第２実施例のアクティブ・インテンシティ用信号処理
器の構成を示すブロック図、第11図は第２実施例のリア
クティブ・インテンシティ用信号処理器の構成を示すブ
ロック図である。 4:エンジン、6:車室、8:能動型騒音制御装置、10:エン
ジン回転数センサ、14a,14b,62a,62b,64a,64b:マイクロ
ホン、16,60:コントローラ、18,52a,52b,58a,58b:ラウ
ド・スピーカ、22,66:F/V変換器、24,72,74:信号処理
器、26,68,70:インテンシティ演算回路、28,76a,76b,78
a,78b:アンプ

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】騒音源から騒音が伝達される音響空間に制
御音を発生可能な制御音源と、前記騒音源の騒音発生状
態に応じた基準信号を検出する基準信号検出手段と、前
記音響空間内の騒音又は構造物上の振動の進行方向に垂
直な単位断面積を単位時間に通過するエネルギであるイ
ンテンシティを検出するインテンシティ検出手段と、前
記インテンシティ検出手段及び基準信号検出手段の各検
出値に基づき、当該インテンシティ検出手段の検出値を
評価量として前記制御音源を駆動させる適応制御手段と
を備え、前記インテンシティ検出手段は、前記音響空間内の騒音
又は構造物上の振動を検出する少なくとも二つの騒音振
動検出手段と、これら騒音振動検出手段の検出値に基づ
いて前記インテンシティを演算するインテンシティ演算
手段と、を含んで構成されるとともに、前記少なくとも
二つの騒音振動検出手段は、前記インテンシティの検出
方向に沿って離隔して配設されていることを特徴とする
能動型騒音制御装置。
【請求項２】前記インテンシティ検出手段は、車室内空
間のヘッド・レスト部又は乗員の頭部近傍位置のインテ
ンシティを検出する手段であり、前記検出方向は、前記
制御音源から制御音を放射したときの前記ヘッド・レス
ト部又は乗員の頭部近傍位置におけるインテンシティ方
向に一致させたことを特徴とする請求項（１）記載の能
動型騒音制御装置。
【請求項３】前記制御音源は第１及び第２の制御音源を
備え、前記インテンシティ検出手段は、アクティブ・イ
ンテンシティ及びリアクティブ・インテンシティを検出
する手段であり、前記適応制御手段は、前記インテンシ
ティ検出手段からのアクティブ・インテンシティ及び基
準信号検出手段の検出値に基づき、アクティブ・インテ
ンシティを評価量として前記第１の制御音源を駆動させ
る第１の適応制御手段と、前記インテンシティ検出手段
からのリアクティブ・インテンシティ及び基準信号検出
手段の検出値に基づき、リアクティブ・インテンシティ
を評価量として前記第２の制御音源を駆動させる第２の
適応制御手段とを備えたことを特徴とする請求項（１）
記載の能動型騒音制御装置。