JP3449838B2 - 能動形騒音制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車両に搭載したエ
ンジンの回転に同期して発生する車室内のエンジン騒音
のように、周期性を有する騒音に対して、同振幅、逆位
相の制御音を生成して、騒音に干渉させることにより、
能動的な消音を行なう装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】車室内に発生する騒音として、エンジン
音、ロードノイズ音、エアコンファン音、風切音等の各
種の騒音が考えられる。

【０００３】このうち、エンジン騒音は、エンジン回転
によって発生した加振力が、車体に伝達されて、フロア
パネルの一部を加振することによって発生する振動放射
音であることから、エンジンの回転数に同期した、顕著
な周期性を有する騒音である場合が多い。

【０００４】例えば、車両に搭載されるエンジンの種類
が、４サイクル４気筒エンジンである場合には、エンジ
ンの回転数の２倍の周波数を有する、回転２次成分と称
される騒音が多く発生する。

【０００５】これは、１／２回転ごとに起こるガス燃焼
によるガストルク変動（クランクシャフト系に対するト
ルクの変動）と、クランクシャフト系のモーメントのア
ンバランスによって発生する慣性トルク変動とにより加
振振動が発生し、発生した振動は、車室内に伝搬されて
騒音として発生される。

【０００６】この回転２次成分が、車体の空洞共鳴周波
数と一致した場合、特に大きな騒音が車室内に発生し、
通常、このような騒音は「こもり音」と称されている。

【０００７】また、車両の加速時には、大きなエンジン
出力が必要であるため、燃焼ガストルクの増大にともな
って、各気筒間のトルク変動の大きさのバラツキも大き
くなるため、ハーフ次数成分、即ち、回転0.5次成分、
および、その高調波成分(1.5次、2.5次、3.5次、…)の
振動が増大する。この振動は、加振力となり、エンジン
クランクシャフト系に備えられる、フライホイールやク
ランクプーリと共振し、加速時騒音、あるいは、ランブ
リングノイズと称される騒音が発生する。

【０００８】これらのエンジン回転に伴う騒音は、例え
ば、ロードノイズのような、比較的広い周波数帯域にス
ペクトルが分布している、ブロードバンドのランダムノ
イズとは異なり、鋭い、単一のピークを有するスペクト
ル形状を呈している。

【０００９】そして、エンジン回転数や加速／減速等の
運転モードと、車体固有の車体空洞共鳴モードの関係か
ら定まる、複数本のスペクトルからなる騒音が励起され
る。

【００１０】即ち、エンジン騒音は、単一周波数のピー
クスペクトルが複数本集まった、いわば、マルチスペク
トル騒音であることが特徴となっている。

【００１１】ところで、これらの騒音に対する手段とし
て、車体の構造変更や、遮音材を用いた対策等、いわゆ
る「受動的（パッシブ）」な方法に替えて、発生する騒
音に対し、逆位相の２次音を人工的に生成し、「能動的
（アクティブ）」に音を消す能動騒音制御技術が注目さ
れている。

【００１２】この能動騒音制御に関する基本的なアイデ
ィアは、１９３０年代に、Ｌｕｅｇによって行われた先
駆的な研究以降、１９５０年代には、Ｏｌｓｏｎ、Ｃｏ
ｎｖｅｒ等によって研究が行われてきているが、実際に
製品化の検討がされるようになったのは、比較的最近の
ことである。

【００１３】これは、ディジタルシグナルプロセッサ
（ＤＳＰ）等の能動的制御を行なうための高速演算処理
機能を有するデバイスの出現によるところが大きいが、
制御アルゴリズムに関する理論面の整備が進んできてい
ることも挙げられる。

【００１４】例えば、能動騒音制御技術に関する最近の
注目すべき研究例としては、Ｇ．Ｂ．Ｂ．Ｃｈａｐｌｉ
ｎによるもの（例えば特開昭５６−５０１０６２号公
報）と、Ｐ．Ａ．Ｎｅｌｓｏｎ／Ｓ．Ｊ．Ｅｌｌｉｏｔ
によるもの（例えば、特開平１−５０１３４４号公報）
の２例を挙げることができる。

【００１５】両者の制御方法の違いは、前者の制御が、
対象とする騒音に周期性があることを前提として「繰返
し制御」を行なっているのに対して、後者の制御方法で
は、最急降下法の一種である、ＬＭＳ（Least Mean Squ
are）アルゴリズムを用いた適応制御処理を行っている
点にあり、この方法では、制御対象となる騒音は、必ず
しも周期性を有することを要しない。

【００１６】このＬＭＳ適応制御アルゴリズムは、B.Wi
drowによって１９６０年代までに体系化された方法であ
り、例えば「B.Widrow/P.A.Mantey/B.B.Goode "Adaptiv
e Antenna Systems, PROCEEDING OF THE IEEE, Vol.55
NO.12, DEC 1967 」において、その方法が開示されてい
る。

【００１７】このアルゴリズムは汎用性に富むため、能
動騒音制御に関する最近の研究例は殆どこの制御アルゴ
リズムに依っている。本発明で開示される制御アルゴリ
ズムも、基本的にはこのＬＭＳアルゴリズムをベースと
したものであり、周期性騒音のみに制御対象を絞って、
さらに、単一スペクトルのみでなく複数スペクトル成分
よりなる「マルチスペクトル騒音」の制御演算量低減の
ため、前記アルゴリズムに改良を加えたものと言うこと
ができる。

【００１８】まず、前述の特開平１−５０１３４４号公
報（Ｐ．Ａ．Ｎｅｌｓｏｎ／Ｓ．Ｊ．Ｅｌｌｉｏｔ）を
例に取って、従来技術の説明を行う。

【００１９】図３６は、前述の公開特許に記載されてい
る、複数の、ラウドスピーカおよびマイクロフォンによ
って、自動車の車室内等の特定の密閉空間内の消音制御
を能動的に行なう能動形騒音制御装置を示している。

【００２０】これは、密閉空間内での所定位置の音圧を
測定する３個のマイクロフォン１２と、各マイクロフォ
ン位置で被制御音(騒音)と制御音を干渉させて騒音低減
を行なうための制御音を出力する２個のラウドスピーカ
１１、エンジン２の回転信号１６に同期した信号４を発
生する基準信号発生器１５、基準信号を位相、振幅変調
してラウドスピーカを駆動する信号３を出力、ラウドス
ピーカを駆動するための、１対の適応形フィルタ１４を
備える制御回路１３を有して構成されている。

【００２１】また、基準信号発生器１５へは、エンジン
回転信号１６（例えば、点火タイミング信号、クランク
角センサの信号等）が入力されており、基準信号発生器
１５は、時々刻々変化するエンジン回転周期の整数倍に
比例した周期を有する正弦波信号を生成している。

【００２２】特開平１−５０１３４４号公報においても
開示されている、フィルタードＸＬＭＳ適応制御アルゴ
リズムは、前記アルゴリズムを音響系に適応するために
修正したアルゴリズムの一種である。

【００２３】このアルゴリズムの内容について以下説明
する。

【００２４】まず、ｎサンプリング時（ｎ番目のサンプ
リングを意味する）の基準信号をｘ(n)、適応フィルタ
係数をｗ_mi(n)(m=0,1、i=0,1)とするとき、ラウドスピ
ーカから所定の音を出力させるための制御音信号ｙ_m(n)
(m=0,1)は、次式の数１で表される。ここで、mは、ラウ
ドスピーカ、iは、タップを表す。

【００２５】

【数１】

【００２６】一方、適応フィルタ係数ｗ_mi(n)は時々刻
々と更新されていくが、その更新は、各マイクロフォン
１２の音圧信号をｅ_l(n)(l=0〜2)としたとき、次式で示
す評価関数Ｊ(n)が最小値となるように更新される。

【００２７】

【数２】

【００２８】すなわち、マイクロフォン１２で検出する
音圧信号ｅ_l(n)５の二乗総和値と、制御音信号ｙ_m(n)３
の二乗総和値との加算値を評価関数とした場合、この値
が最小になるということは、最小の制御音の出力で、検
出される音圧を最小にするような適応フィルタを生成す
るように、適応フィルタ係数が更新されていくことを意
味する。

【００２９】ここで、ａ、ｂは係数であり、各項の影響
の度合いを調整するための係数である。例えば、ａが相
対的に大きい場合には、制御音信号ｙ_m(n)が多少大きく
なっても音圧信号ｅ_l(n)がより小さくなるように調整さ
れる。

【００３０】この更新式は、評価関数Ｊをフィルタ係数
ｗ_miで偏微分することにより求められ、次式で得られ
る。

【００３１】

【数３】

【００３２】上式で音圧信号(エラ−信号)ｅ_l(n)は、制
御音ｄ_cl(n)と被制御音ｄ_ol(n)の和

【００３３】

【数４】

【００３４】で表される。ここで、制御音ｄ_clは、各ラ
ウドスピーカへの出力の和

【００３５】

【数５】

【００３６】であり、数１のｙmの式と合わせて次式が
得られる。

【００３７】

【数６】

【００３８】但し、ｃ∧_lmjは、ｍ番目スピ−カとｌ番
目マイクロフォン間の音響伝達系のインパルスレスポン
ス関数で、タップＪ個のＦＩＲフィルタで表現されてい
る。

【００３９】次に、ＬＭＳ適応制御アルゴリズムでの適
応フィルタ更新の一般式、即ち、

【００４０】

【数７】

【００４１】（μは係数)を用いると次式を得る。

【００４２】

【数８】

【００４３】ここで、α＝２ａμ、β＝−２ｂμであ
る。

【００４４】ここで、ｒ(n)は、フィルタ−ドＸ信号で
あり、αは収束係数、βは抑制係数とも呼ばれ、各々適
応フィルタの成長を進める、および、抑える作用の度合
いを調節するための係数である。

【００４５】制御音と被制御音がうまく干渉しあって、
騒音低減を行なうためには、基準信号、もしくは、その
基になる参照信号の中に、被制御音に対して充分相関性
が高い成分が含まれていなければならない。

【００４６】通常、２つの信号間の相関性の度合を表す
指標として「コヒーレンス」と称される、０〜１の間の
値を取る無次元量が定義されている。厳密な理論解析の
結果から、ＬＭＳ適応制御アルゴリズムに基づく能動騒
音制御システムによる騒音低減量は、このコヒーレンス
の値で決定されることが分かっている。

【００４７】図３６に示すような、自動車の車室内に設
けた能動騒音制御装置１００においては、エンジンの回
転振動に伴う騒音が制御対象になっており、エンジン回
転信号を参照信号として供給し、これに同期した正弦波
信号を生成することにより、エンジン騒音成分に対して
コヒーレンスの高い基準信号を得ている。

【００４８】従って、例えば、前述の回転２次騒音に対
して、能動騒音制御を行なうことは、タコパルス信号
(クランク角１８０度ごとの回転信号等)やクランク角セ
ンサの出力信号等を参照信号として供給させることによ
り可能となる。

【００４９】ところで、数５および数６に示した音響空
間伝達系のインパルスレスポンスｃ＾_lmjは、能動騒音
制御を実行する以前に、通常は「同定」と称される手順
に従い求められる。この同定は、通常は、制御対象とな
る騒音が存在しないか、存在しても小さくて無視できる
ような音環境下(車両においては、アイドリング時等)に
おいて、ラウドスピーカより制御対象周波数域を成分と
して有する同定音(通常は、ランダム音)を出力して行わ
れる。

【００５０】同定のアルゴリズムは、適応フィルタ制御
と同様のアルゴリズムで実現される。

【００５１】その手順として、まず、出力同定音をマイ
クロフォンで測定して得た音圧信号ｄ_l1と、同定音を模
擬するため制御回路内部で作成した音圧信号ｄl2との加
算値ｅ_l＝ｄ_l1＋ｄ_l2(l=0,…,L-1)を求める。

【００５２】次に、音圧信号ｄ_l2は、出力同定音の基に
なる基準信号ｘとｃ＾_lmjとの畳込み演算により得られ
るが、ｄ_l1との加算値であるｅ_l1の二乗値ｅ_l2が最小に
なるように、ｄ_l2が生成されていくように、ｃ＾_lmjを
適応的に求めていく。

【００５３】このときの適応的に更新を行なうための式
は、次式で与えられる。

【００５４】

【数９】

【００５５】但し、α_Dは、同定時収束係数であり、ｃ
＾_lmjは、生成の速さを調整する係数である。

【００５６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前述したよ
うな能動騒音制御装置では、通常１ないし２本程度の次
数成分のみ消音制御対象としている。これに対して、例
えば、加振力の大きいディーゼルエンジンでは、制御対
象となる次数成分は多数存在する。一例を図３７に示す
が、ピークスペクトルは、低周波領域において主なもの
でも十数本以上存在している。

【００５７】今、ピークスペクトルの本数がＫ個あり、
これらの全てを消音するシステムの実現を想定した場
合、各次数成分に対応したＫ個の基準信号ｘ_k(n)(k=0,
…,K-1)を用意し、各基準信号に対して、数１、数２に
示す畳込み演算を実施する必要がある。

【００５８】さらに、これらのマルチピークスペクトル
は、エンジン回転数の変化に同期して動き、これらのう
ちのあるピーク（回転次数）が車室内の共鳴周波数に接
近する際に大きくなる現象がおこるため、励起される回
転次数成分、即ち、スペクトルの本数は、エンジン回転
数に応じて大きく変化する。

【００５９】それゆえ、前述の方法で、全てのエンジン
回転数領域において消音制御を実施することを想定した
とき、各回転数で励起が予測される全ての回転次数成分
に対応する基準信号を用意しておく必要がある。例え
ば、励起される回転次数が０．５次刻みで、回転１０次
までとすると、基準信号は２０個必要になる。

【００６０】このことは、相当量の演算量、および、装
置が備えるメモリの容量の増加につながり、装置を実現
するためにディジタル・シグナル・プロセッサもまた高
性能機種が求められるため、コスト増大を招く原因とな
る。

【００６１】さらに、エンジンの回転数の変化によっ
て、各次数成分のスペクトルのピーク値も急激に変化す
るため、収束係数等の制御パラメータや制御に関する各
種設定値を、回転数の変化に併せて、各次数成分ごとに
変更する必要があり、これらの設定値の調整すなわちパ
ラメータマッチングが重要な課題になる。

【００６２】その他にも、数１、数２でのディジタル信
号のサンプリング周波数は、一定の値で行われている
が、マルチスペクトル騒音では、最低次数と最高次数で
周波数の差が大きく、検出精度(正弦波の１周期を何回
サンプリングするか）が異なることから、最低次数と最
高次数での制御の効果に違いが生じる等の問題があっ
た。

【００６３】さらに、このようなシステムにおいては、
制御中に何らかの原因により制御系が不安定になった場
合に備えて、制御を抑制もしくは一時停止させる等の措
置を取りえるように、いわゆるフェールセーフ機能を有
するシステムを構築しておくことが不可欠となるが、こ
のような点については、従来技術においては、ほとんど
考慮されていなかった。

【００６４】そこで、本発明は、少ない演算量で、制御
対象とする回転次数成分を有する騒音信号を能動的に制
御し、かつ、種々の運転条件にフレキシブルに対応可能
で、システムの異常の際でも、十分対処可能なフェール
セーフ機能を有する手段を提供することを目的とする。

【００６５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、以下の手段がある。

【００６６】即ち、所定位置に配置され、当該位置にお
ける音圧信号を検出する音圧検出手段と、周期性のある
騒音（周期性騒音）を被制御音とし、これを打ち消す制
御音を出力する制御音出力手段と、前記周期性騒音の周
期を検出し、これに同期した信号である同期信号を生成
する同期信号生成手段と、前記同期信号に同期し、か
つ、その周期が前記同期信号の有する周期と所定の関係
にある信号である基準信号を、少なくとも１以上生成す
る基準信号生成手段と、前記所定位置における音圧信号
が最小になるように、前記制御音出力手段から出力され
る制御音の、振幅および位相の調整を行なう制御音調整
信号を、前記基準信号、前記音圧信号、および、前記制
御音出力手段と前記音圧検出手段の間の伝達関数を参照
し、更新されていくフィルタ係数を用いて生成する処理
を行なう適応フィルタ制御手段とを備える。

【００６７】そして、前記適応フィルタ制御手段は、前
記基準信号生成手段が生成した基準信号の１周期（３６
０度）において、４ms個の(msは、自然数)検出点を設定
し、かつ、ms個(９０度)離れた２つの検出点の組ごと
に、前記制御音調整信号の生成およびフィルタ係数の更
新を行う装置である。

【００６８】さらに、本発明の他の態様として、以下の
装置もある。

【００６９】即ち、所定位置に配置され、当該位置にお
ける音圧信号を検出する音圧検出手段と、周期性のある
騒音（周期性騒音）を被制御音とし、これを打ち消す制
御音を出力する制御音出力手段と、前記周期性騒音の周
期を検出し、これに同期した信号である同期信号を生成
する同期信号生成手段と、前記同期信号に同期し、か
つ、その周期が前記同期信号の有する周期と所定の関係
にある信号である基準信号を、少なくとも１以上生成す
る基準信号生成手段と、前記所定位置における音圧信号
が最小になるように、前記制御音出力手段から出力され
る制御音の、振幅および位相の調整を行なう制御音調整
信号を、前記基準信号、前記音圧信号、および、前記制
御音出力手段と前記音圧検出手段の間の伝達関数を参照
し、更新されていくフィルタ係数を用いて生成する処理
を行なう適応フィルタ制御手段とを備える。

【００７０】そして、該適応フィルタ制御手段は、前記
基準信号生成手段が生成した基準信号に対して、基準信
号の１／４周期（９０度）ごとのタイミングで、フィル
タ係数を切り換えながら、切り換えたフィルタ係数を用
いて制御音調整信号を生成することを、基準信号ごとに
行なう装置である。

【００７１】なお、本発明にかかる装置の動作は、以下
のようになる。

【００７２】所定位置に配置された音圧検出手段によっ
て、当該位置における音圧信号を検出する。

【００７３】また、制御音出力手段によって、周期性の
ある騒音（周期性騒音）を被制御音）とし、これを打ち
消す制御音を出力する。

【００７４】一方、同期信号生成手段は、前記周期性騒
音の周期を検出し、これに同期した信号である同期信号
を生成し、また、基準信号生成手段は、前記同期信号に
同期し、かつ、その周期が前記同期信号の有する周期と
所定の関係にある信号である基準信号を、少なくとも１
以上生成する。

【００７５】そして、適応フィルタ制御手段は、検出し
た音圧信号が最小になるように、前記制御音出力手段か
ら出力される制御音の、振幅および位相の調整を行なう
制御信号である制御音調整信号を、前記基準信号、前記
音圧信号、および、前記制御音出力手段と前記音圧検出
手段の間の伝達関数を参照し、更新されていくフィルタ
係数を用いて生成する。

【００７６】この際、適応フィルタ制御手段は、基準信
号生成手段が生成した基準信号の１周期（３６０度）に
おいて、４ms個の(msは、自然数)検出点を設定し、か
つ、ms個(９０度)離れた２つの検出点の組ごとに、前記
制御音調整信号の生成およびフィルタ係数の更新を行う 特に、ms＝１の場合には、基準信号の１／４周期（９０
度）ごとのタイミングで、フィルタ係数を切り換えなが
ら、切り換えたフィルタ係数をそのまま用いて、制御音
調整信号を生成することを、基準信号ごとに行なう。

【００７７】

【発明の実施の形態】以下、本発明にかかる実施の形態
について図面を参照して説明する。

【００７８】図１は、本発明にかかる一実施形態であ
り、適応フィルタによる騒音制御を行なう能動形騒音制
御装置の全体構成を示す構成図である。

【００７９】ここでは、一例として「４サイクル４気筒
エンジン」を搭載する車両の車室内における、エンジン
回転によって発生する騒音であるエンジン騒音の制御を
行なう、実施形態について説明する。

【００８０】図１に示す能動形騒音制御装置において
は、車室内の所定位置の音圧を測定する４個のマイクロ
フォン１と、各々のマイクロフォンの配置位置で、エン
ジン騒音（なお以下、エンジン騒音を適宜「被制御音」
や「騒音」と記す）と干渉させ、消音制御を行なうため
の制御音を出力する２個のラウドスピーカ２と、エンジ
ンの点火タイミング信号(いわゆる「タコパルス信号」
を参照信号もしくは同期信号として入力し、入力された
信号に基づいて、制御音信号を生成して、ラウドスピー
カ２から、所望の制御音が発せられるように、ラウドス
ピーカ２に信号供給を行なう制御回路３と、を備えた構
成になっている。

【００８１】さらに、制御回路３は、タコパルス信号１
０１を波形整形して、搭載されているエンジンのエンジ
ン回転に同期した矩形波信号１０２を生成する波形整形
回路４と、矩形波信号１０２を入力して、入力した矩形
波信号１０２の有する周期から、エンジン回転（例え
ば、クランク軸の回転）の回転次数成分（回転次数成
分：エンジン回転の周波数を基本周波数と仮定すると、
そのｎ倍（ｎは、自然数や0.5の整数倍等の数）の周波
数を有する信号）に応じた周期タイミングを有する信号
である「基準信号」を生成する基準信号発生器５と、該基
準信号発生器５が生成した基準信号を用いて、適応フィ
ルタにより位相・振幅変調を行なって所望の制御音１０
５を発生させるための制御音調整信号１０４を生成する
適応制御器６と、生成した制御音調整信号をデジタル・
アナログ変換するＤ／Ａ変換器（Ｄ／Ａ）と、デジタル
変換された信号の低周波成分１０４を通過させるローパ
スフィルタ（ＬＰＦ）と、信号１０４を増幅して、増幅
信号を各ラウドスピーカ２に供給するパワーアンプ７
と、各マイクロフォン１にて得られた信号の低周波成分
を通過させるローパスフィルタ（ＬＰＦ）と、該ローパ
スフィルタを通過した信号をアナログ・デジタル変換す
るＡ／Ｄ変換器（Ａ／Ｄ）と、を有して構成されてい
る。

【００８２】また、前記タコパルス信号１０１は、例え
ば、クランクシャフトの角度を検出するクランク角セン
サによって検出可能である。

【００８３】さらに、制御回路３を構成する各構成要素
は、例えば、各種ＣＭＯＳ論理ゲート、ＣＰＵ、ＲＯ
Ｍ、ＲＡＭ等の電子デバイスにて実現可能である。

【００８４】なお、基準信号発生器５と、適応制御器６
とは別個の構成要素として示されている。これは、マイ
クロプロセッサ１０の他に信号処理専用のプロセッサを
新たに設けるか、マイクロプロセッサ１０自体の内部
に、一連の処理を行なうプログラムを内蔵した構成とし
て実現すれば良い。

【００８５】ラウドスピーカー２より実際に出力される
制御音１０５は、各マイクロフォン１の装着位置におい
て、被制御音であるエンジン騒音１０６と音響的に合成
されるため、かかる合成音が、各マイクロフォン１によ
り音圧信号１０７として検出され、適応制御器６へと入
力される。なお、音圧信号１０７は、ローパスフィルタ
を介して、その低周波成分のみが通過し、さらに、アナ
ログ・デジタル変換されて、適応制御器６へと入力され
る。

【００８６】ここで、適応制御器６内に構築しておく制
御プログラムは、所定時間内における、４個のマイクロ
フォン１からの音圧信号１０７の振幅の２乗の総和値が
最小となるように、適応制御器６に予めプログラム化し
て内蔵されている適応フィルタの、特性を定める係数で
あるフィルタ係数を時々刻々更新する処理を行なわせる
ためのプログラムである。

【００８７】かかるプログラムの作成に使用されるアル
ゴリズムは、前記エンジン騒音が、エンジン回転に同期
した周期を有するという、一種の周期性を有する周期騒
音であることに着目して、前述したフィルタードＸＬＭ
Ｓアルゴリズムを、いわゆるノッチ形適応フィルタに適
用可能なように改良したアルゴリズムである。

【００８８】これは、前記基準信号発生器５によって生
成される基準信号のタイミングに同期して、基準信号に
おいて、９０゜位相が変化する毎にサンプリングする、
一種の可変サンプリング方法を提案するものであり、か
かる方法により、制御動作を実現するために行なう、大
容量の演算量を著しく低減することが可能となる。

【００８９】さて、以下に、かかる制御の具体的手順に
ついて説明する。

【００９０】なお、説明および理解の容易化のため、制
御装置が、１個のスピーカと１個のマイクロフォンを備
え、制御対象となるエンジン騒音の有する回転次数成分
が単一、即ち、周波数軸上に１本のスペクトルが存在す
るような状態を想定することにする。

【００９１】ところで、周期信号の一種である正弦波
は、高々２つのタップ（２タップ）を備える適応フィル
タによって、任意の位相、振幅を有した信号（周波数は
同一である）へと変形することが可能である。

【００９２】まず、このことについて若干説明する。

【００９３】最初に、前述の数１において、参照信号ｘ
(n)は、正弦波であると仮定する。

【００９４】

【数１０】

【００９５】ここで、ｎは、サンプルの時系列信号（即
ち、サンプル順番）、ｆは、周波数、Ｔは、サンプル周
期を表す。参照信号ｘ(n)と１サンプル前のｘ(n-1)に対
して、２個のフィルタ係数ｗ₀、ｗ₁を用いて積和演算を
行うと、

【００９６】

【数１１】

【００９７】ここで「atan」は、逆正接関数を示し、以
下、逆正接関数をこのように表記する。

【００９８】これより、２個の適応フィルタ係数ｗ₀、
ｗ₁の設定次第で、制御音調整信号(以下、適宜、単に
「制御音信号」と称する）ｙ(n)の振幅、位相を任意に
変更できることが、わかる。

【００９９】次に、サンプル周期Ｔを、Ｔ＝1/(4・ｆ)、
即ち、正弦波の90°の位相変化に相当する時間とする
と、2πfT＝π／2となる。

【０１００】このとき、数４より、ｘ(n-1)＝−Ａ・cos
(2πfT・n＋φ)となるため、数１から次式が導かれる。

【０１０１】

【数１２】

【０１０２】この場合、２個のフィルタ係数ｗ₀、ｗ₁の
設定による、参照信号x(n)を用いての制御音信号y(n)の
位相、振幅の変換式の生成において、係数と、位相、振
幅との関係が簡素化されるため、制御系を簡易な式で表
現しうるようになる。これが、適応ノッチフィルタの基
本形である。

【０１０３】上述した関係は、サンプル周期が90゜より
細かい場合であっても、90゜間隔を有する２点でのサン
プル（90゜間隔を有する２検出点を考える）を行なう場
合に対して、一般化できる。すなわち、参照信号の１周
期(360゜)を、４ms個（msは、自然数）のポイントでサ
ンプルし、ｍsポイント離れた２点(これは、90゜の間隔
となる)を用いて、制御音信号ｙ(n)を生成することを考
えると、次式が成立する。

【０１０４】

【数１３】

【０１０５】このように、参照信号の１周期(360゜)
を、４ms個（msは、自然数）のポイントでサンプルし、
ｍsポイント離れた２点(これは、90゜の間隔となる)の
サンプリング点の組でのサンプリングを、サンプリング
総数が４ms個になるまで行なうことによって、簡素な制
御系を実現できる。

【０１０６】次に、ｙ(n)によって、実際に音がスピー
カから出力されて、マイクロフォン装着位置で、マイク
ロフォンによって、制御音ｄ(n)として検出される場合
を考える。

【０１０７】スピーカとマイクロフォン間の音響伝達関
数は、線形関係を有し、単に入出力信号の位相と振幅が
異なるだけであるから、適応フィルタ同様、２タップの
フィルタ係数ｃ₀、ｃ₁を用いて次式で関係付けられる。

【０１０８】

【数１４】

【０１０９】ここで、ｘ(n)＝Ａ・sin(2πfT・n＋φ)、ｘ
(n-1)＝−Ａ・cos(2πfT・n＋φ)、ｘ(n-2)＝−Ａ・sin(2
πfT・n＋φ)＝−ｘ(n)を代入すると、

【０１１０】

【数１５】

【０１１１】これより、制御音ｄ(n)と参照信号ｘ(n)と
の関係式は、制御音信号ｙ(n)と参照信号ｘ(n)との関係
式と同様になることがわかる。

【０１１２】ところで、ここで用いられているｃ₀、ｃ₁
は、数３で用いられているスピ−カ〜マイクロフォン間
のインパルスレスポンス(時間応答)を表現したｃlmj＾
(j=0,…,J-1)とは異なるもので、理論的にはｃlmj＾を
離散フ−リエ変換(もしくはフーリエ級数展開)したとき
の、各フーリエ係数に関係付けられていることがわかっ
ている。

【０１１３】ここでは、ｃ₀、ｃ₁を便宜的にノッチ形伝
達関数と呼ぶことにする。

【０１１４】このノッチ形伝達関数ｃ₀、ｃ₁を用いて、
数４のフィルタ更新式を書き替えると、次式のようにな
る。

【０１１５】

【数１６】

【０１１６】ここで、参照信号ｘ(n)を、エンジン回転
信号に同期して基準信号発生器５が生成する基準信号と
して、Ａ＝１、φ＝０とおくことにする。１周期におい
て４ms個のサンプリングの場合を考えると、数１６のフ
ィルタ更新式は、次のように書き直される。

【０１１７】

【数１７】

【０１１８】１周期において、４ms個のサンプリングを
行なう場合、ms個のサンプリング点（検出点）おきの、
フィルタ更新を行なえば、更新式はより簡単化される。
すなわち、以下のようになる。

【０１１９】

【数１８】

【０１２０】ただし、2πfT＝(π/2)/msであることを用
いて、以下のようになる。

【０１２１】

【数１９】

【０１２２】ここで、ms＝１、即ち、１周期４サンプル
の場合を考えると、ｘ(n)＝sin(πn/2)であるから、ｘ
(0)＝０、ｘ(1)＝１、ｘ(2)＝０、ｘ(3)＝−１となる。
即ち、基準信号ｘ(n)は、時系列的に、０，＋１，０，
−１，０，＋１，０，…，と、そのとる値が、０，±１
の３値を周期的に繰り返す信号となる。このような基準
信号を用いる制御アルゴリズムを構築すると、制御動作
を行なうために必要な種々の演算式を大幅に簡単化でき
ることになる。

【０１２３】以下、演算式について詳述する。

【０１２４】最初に、ｘ(n)が、90°の位相変化ごとに
値が変化することを容易にイメ−ジできるように、以下
に示す数２０のような表記を行なう。なお、このような
表記は、以下、適宜、90°の位相変化ごとに、値が変化
する変数や式に対しても用いて、理解の容易化を図るも
のとする。

【０１２５】

【数２０】

【０１２６】この表記を用いると、基準信号ｘ(n)およ
びｘ(n-1)は、次式のようになる。

【０１２７】

【数２１】

【０１２８】このとき、制御音信号ｙ(n)（＝ｗ₀・ｘ(n)
＋ｗ₁・ｘ(n-1)）は、次式のようになる。

【０１２９】

【数２２】

【０１３０】次に、適応フィルタの更新式は、数４よ
り、以下のようになる。

【０１３１】

【数２３】

【０１３２】ここで、αは収束係数、また、βは、抑制
係数と称される係数である。

【０１３３】また、ｒ(n)、ｑ(n)は、次式で表される。

【０１３４】

【数２４】

【０１３５】上式、数２４に、数２１を代入し、ｒ
(n)、ｒ(n-1)、ｑ(n)、ｑ(n-1)が９０度の位相変化ごと
に変化する様子を表すと以下のようになる。

【０１３６】

【数２５】

【０１３７】数２３に数２５を代入すると、適応フィル
タの更新式、即ち、ｗ₀(n＋1)、ｗ₁(n＋1)は、以下のよ
うに表現される。

【０１３８】

【数２６】

【０１３９】ここで、λ＝１−β、ｇ₀＝α・ｃ₀、ｇ₁＝
α・ｃ₁とおけば、上式を簡略化した次式が得られる。

【０１４０】

【数２７】

【０１４１】ここで、λ（≦１）は、リーキーパラメー
タと称され、抑制係数βと同様に、時々刻々更新され、
成長していく適応フィルタの成長を抑制するためのパラ
メーータである。また、ｇ₀、ｇ₁は、伝達関数に収束係
数を乗じた値であり、ここでは、これらを修正伝達関数
と称する。

【０１４２】以上求めてきた式を参照すると、結果とし
て以下のことが分かる。

【０１４３】即ち、適応制御器６が９０度毎に行なう演
算は、制御音信号１０４に関しては、数２２に示すとお
りであり、また適応フィルタの更新に関しては、数２７
に示すとおりである。

【０１４４】このように、非常に簡単な演算のみで、適
応フィルタを用いた、適応制御を行なうことが可能とな
る。

【０１４５】以上の議論においては、参照信号である基
準信号x(n)は、最初、x(n)=sin(2πfT・n)とおき、その
後に議論を展開したが、これに対して、最初、符号を逆
にして、x(n)=−sin(2πfT・n＋φ)、あるいは、余弦波
を採用して、ｘ(n)=±cos(2πfT・n＋φ)としても、係数
が異なるのみで、同様の関係式が成立し、２個のフィル
タ係数ｗ₀、ｗ₁を用いて、制御音信号ｙ(n)の振幅、位
相の調整、および、フィルタ係数の更新を行うことがで
きる。逆符号の場合には、数９〜数２７での数式の符号
が入れ替わるだけである。

【０１４６】ここでは、参照信号となる基準信号x(n)
を、最初に余弦波とした場合について考え、式のみを記
すと、以下のようになる。

【０１４７】余弦波基準信号ｘ(n)は、以下のようにな
る。

【０１４８】

【数２８】

【０１４９】また、制御音信号ｙ(n)は、以下のように
なる。

【０１５０】

【数２９】

【０１５１】基準信号ｘ(n)の１周期において、４ｍs個
のポイントでサンプリングを行ない、ｍsポイント離れ
た２点(90゜間隔)を用いて、制御音信号ｙ(n)の生成式
を求めると、以下のようになる。

【０１５２】

【数３０】

【０１５３】Ａ＝１、φ＝０として、フィルタ更新式
は、以下のようになる。

【０１５４】

【数３１】

【０１５５】また、msサンプルおきの、フィルタ更新式
は、以下のようになる。

【０１５６】

【数３２】

【０１５７】となる。ただし、

【０１５８】

【数３３】

【０１５９】１周期４サンプル(ms＝１)の場合、90°の
位相変化ごとに値が変化する式に対して、基準信号ｘ
(n)およびｘ(n-1)は、次式のようになる。

【０１６０】

【数３４】

【０１６１】制御音信号ｙ(n)は、次式のようになる。

【０１６２】

【数３５】

【０１６３】適応フィルタの更新式は、次式３６、３７
のようになる。

【０１６４】

【数３６】

【０１６５】および

【０１６６】

【数３７】

【０１６７】ところで、ノッチ形伝達関数の係数ｃ₀、
ｃ₁は、スピ−カ〜マイクロフォン間のインパルスレス
ポンス(時間応答)をフーリエ級数展開したときの、フー
リエ係数に関係付けられていることを前述したが、基準
信号ｘ(n)として余弦波cos（2πfT・n）を採用したと
き、ｃ₀、ｃ₁は、各フーリエ係数そのものとなる。すな
わち、音圧信号ｄ(n)を周波数ｆ₀の周期信号を基本次数
成分として、その高次成分の重ね合わせであるとしてフ
ーリエ級数展開したとき、次式が成立する。

【０１６８】

【数３８】

【０１６９】すなわち、フーリエ係数ａ_k、ｂ_kは、周波
数ｆ=kf₀での制御音信号ｙ(n)から制御音ｄ(n)までの伝
達関数の係数ｃ₀、ｃ₁に等しい。

【０１７０】なお、同様に、適応フィルタの係数(ｗ₀，
ｗ₁）は、基準信号ｘ(n)から制御音信号ｙ(n)までの伝
達関数である。

【０１７１】さて、図２に、以上の解析結果をもとに構
築した、能動形騒音制御装置の動作を説明するためのブ
ロック図を示す。但し、ここでは説明および理解の容易
化等のため、１個のスピーカと１個のマイクロフォンを
設けたシステムを想定し、エンジン回転の「０．５・Ｎ
次」（Ｎは、整数）成分のエンジン騒音を制御対象と
し、１回転４パルス(ms=1)の制御で、基準信号として、
正弦波を採用した場合について考えることにする。

【０１７２】以下、図２を参照して、動作について説明
する。

【０１７３】まず、エンジン回転に対応して得られるタ
コパルス信号１０１に基づいて、基準信号発生器５は、
０．５・４Ｎ次に同期した信号であるタイミング信号
（０．５・Ｎ次成分を有する信号を、９０度毎に変化さ
せた信号に相当する。即ち、３６０度／９０度＝４よ
り、０．５・Ｎ次の４倍の次数となる）を発生し、発生
したタイミング信号で適応制御器６を駆動させる。

【０１７４】図２中のスイッチ５１は、この発生したタ
イミング信号に基づいて、９０度ごとにオン、オフし、
所定のタイミングで、各部を動作させる機能を有する。

【０１７５】制御音発生器６１は、スイッチ５１の動作
に基づいて、位相変化が９０度変化する毎のタイミング
で、その時点での制御音信号ｙ(n)を、数２２にしたが
ってスピーカ２に与え、スピーカーから制御音を発生さ
せる。

【０１７６】一方、破線で囲んで示した部分、即ち、６
０は、適応フィルタ内の適応フィルタ更新器である。適
応フィルタ更新器６０は、マイク１で得られた音圧信号
ｅ(n)１０７等を用いて、数２７に示す更新演算を実行
する。

【０１７７】これについて、さらに詳細に説明する。

【０１７８】更新器６２は、数２７に示した更新式の第
２項を決定する値であって、音圧信号ｅ(n)に乗ずる修
正伝達関数ｇの値を、スイッチ５１の動作により切り換
え出力する処理を行なう。なお、ｇ₀、ｇ₁の値は、予め
定めておく。

【０１７９】また、抑制器６３は、数２７に示した更新
式の一部の第１項を決定する値であってｗ₀、ｗ₁に乗ず
る値である、リーキーパラメータλを、スイッチ５１の
動作により切り換え出力する処理を行ない、適応フィル
タの成長を抑制する機能を有する。なお、リーキーパラ
メータλの値は、予め定めておく。

【０１８０】ここで、あるタイミングにおけるフィルタ
の更新は、数２７にしたがい、更新器６２の出力と音圧
信号ｅ(n)の積であるｒ₀と、抑制器６３の出力に現在の
ｗ_０を乗じた値ｕ_０との和である「ｒ₀＋ｕ₀」を求め、
これを新たなｗ₀とすることによって行なわれる。な
お、９０度遅延（即ち、１サンプルずらすことを意味す
る）させて得られた更新器６２の出力と音圧信号ｅ(n)
の積であるｒ₀と、同じく９０度遅延させて得られた抑
制器６３の出力に現在のｗ₁を乗じた値ｕ₁との和である
「ｒ₁＋ｕ₁」を求め、これを新たなｗ₁とすることも行
う。そして、ｗ₀、ｗ₁の更新値は、随時、制御御発生器
６１の出力に反映されるように動作する。

【０１８１】なお、図２に示した、動作説明のためのブ
ロック図は、システムの動作をハードウエアのイメージ
で表現したものであるが、実際には、基準信号発生器５
とスイッチ５１、適応制御器６０、および、制御音発生
器６１の動作は全て、マイクロプロセッサ１０によって
実行される処理によって行なわれると考えることができ
る。なお、かかるマイクロプロセッサ１０によって実行
される処理は、予めＲＯＭ内に内蔵したソフトウエアに
もとづいて行なわれることになり、図示しないが、ＲＯ
Ｍの内容をアクセス可能なように、ＲＯＭをマイクロプ
ロセッサ１０に接続した構成にしておけば良い。

【０１８２】図３は、このような一連の処理を行なうソ
フトウエアによって行なわれる、処理の手順を記載した
フローチャートである。

【０１８３】制御動作が開始されると、まず、ステップ
２０１にて初期設定が行なわれる。

【０１８４】具体的には、修正伝達関数ｇ₀、ｇ₁、リー
キーパラメータλ等の予め設定しておくことが必要な変
数等の設定を行なう。なお、設定は、ＲＯＭに内蔵して
ある値を読み出し、マイクロプロセッサ１０内の記憶エ
リアに格納しておけば良い。

【０１８５】前述のように、波形整形器４は、入力信号
を整形した信号（矩形波信号）を出力する。

【０１８６】そこで、マイクロプロセッサ１０は、波形
整形器４の出力信号を常時監視し、例えば、信号の立上
りがあればタコパルス割込み信号発生と判断する。そし
て、タコパルス割込み信号が検出された場合には、ステ
ップ２０３に、検出されない場合には、ステップ２０５
にブランチする。

【０１８７】ステップ２０３では、マイクロプロセッサ
１０に内蔵してあるタイマを使用して、タコパルスの割
込み信号が検出された時間を記憶する。そして、前回の
処理で記憶している、タコパルス割込み信号を検出され
た時刻と、今回の時刻との差から、タコパルス信号の周
期Ｔを求める処理を行なう。

【０１８８】ここで、例えば、エンジンが４気筒である
とすると、タコパルス信号（例えば、点火信号を考える
と理解が図れる）は、クランク軸１回転につき２回発生
し、したがって回転２次成分に同期した信号となる。

【０１８９】これは、回転０．５次成分を有する信号
が、９０度の位相変化毎に変化することを想定した信号
と同等の信号となる。

【０１９０】したがって、「回転０．５・Ｎ（Ｎは、次
数を表す整数）」次成分を有する信号が、９０度の位相
変化毎に変化することを想定した信号の周期（時間）
は、「Ｔ／４Ｎ（Ｎは、次数を表す整数）」を計算して
求められる。

【０１９１】すなわち、「Ｔ／Ｎ」を「次数周期」と称
するとすると、次数周期の９０度位相変化毎の時間「Ｔ
／（４Ｎ）」を求める（ステップ２０４）。

【０１９２】分母に「４」がある、即ち、４で除するの
は、９０度の位相変化毎の時間を求めるためである。

【０１９３】次に、ステップ２０５において、次数周期
の９０度毎の割込み信号が発生しているか否かを判定
し、割込み信号が発生していれば、ステップ２０６に、
割込み信号が発生していなければ、ステップ２０２に、
それぞれブランチする。

【０１９４】ところで、次数周期の９０度毎の割込み信
号は、タコパルス割込み信号の発生時には必ず検出され
るが、それ以降は、ステップ２０３において、タイマに
よって測定した今回の時刻ｔｐに、ステップ２０４にお
いて計算した、次数周期の９０度位相変化ごとの時間
「Ｔ／（４Ｎ）」を加えた値、即ち、ｔN＝ｔp＋Ｔ／
（４Ｎ）を、次回の、次数周期の９０度毎の割込み信号
とする。

【０１９５】このような、次数周期の９０度毎の割込み
信号の設定は、ステップ２０６において行なう。なお、
初回の処理に対しては、予め定めておいた、次数周期の
９０度毎の割込み信号を採用するようにすれば良い。

【０１９６】次に、制御音信号ｙ(n)（１０４）を出力
する（ステップ２０７）。なお、９０度毎に、更新、出
力される信号であるため、ｙ(θ)と表記すると、ｙ(θ)
は、次式のように表される。なお、９０度ごとに変化す
る、ｗ₀、ｗ₁、ｅ等の他の変数も、角度を引き数とし
て、適宜表記する。

【０１９７】

【数３９】

【０１９８】即ち、ｙ(θ)のその時点における出力値
は、前回（９０度前）に設定された、ｗ₀、ｗ₁の値が用
いられている。

【０１９９】次に、ステップ２０８において、適応フィ
ルタの更新処理が行なわれる。

【０２００】これについて表記すると、以下のようにな
る。

【０２０１】

【数４０】

【０２０２】次に、適応フィルタの更新処理後、θに９
０度を加える（ステップ２０９）。

【０２０３】そして、θの値が、３６０度以上になった
とき、θ＝０として、ステップ２０２に戻る（ステップ
２１０、ステップ２１１）。

【０２０４】以上の図２、図３に開示した実施形態は、
１回転４パルス(ms=1)の制御を行なう場合であって、基
準信号として正弦波を採用した場合であるが、基準信号
を余弦波とした場合やパルス数を多くした場合でも同様
に、本発明を適用できる。

【０２０５】基準信号を余弦波とした場合については、
図２の制御音発生器６１での制御音信号ｙ(n)の式を、
数２２から数３５とし、さらに、更新器６２及び抑制器
６３においては、数２７に示した更新式の第２項及び第
１項にかわり、数３７に示した更新式の第２項及び第１
項を採用するように設定する。このようにした場合の実
施形態を図４に示す。

【０２０６】図４を参照して分かるように、６１、６
２、６３の夫々から出力される、制御音信号ｙ、係数
ｇ、リーキーパラメータλの値が、図１と比較して変更
されていることが分かる。

【０２０７】また、基準信号を逆符号とした場合には、
符号を入れ替えるのみであるので、ここでは図示しての
説明は省略する。

【０２０８】さらに、パルス数を多くした場合(ms＞1)
も基本的には同様な構成で制御装置を構築できる。すな
わち、図２における制御音発生器６１の制御音信号を、
数１３や数３０によって定め、また、更新器６２及び抑
制器６３において、数２７にかえて、数１７、１９ある
いは数３１、３２を参照して、出力する値を切替るよう
に構成すればよい。ただし、スイッチ５１は、９０゜タ
イミングの動作を行なわせるための手段ではなく、（３
６０／(4ms)）゜動作になる等、細部が若干異なるが、
全体の構成に大きな変更はない。

【０２０９】以上の実施形態は、１個のスピーカと１個
のマイクを設けたシステムによって、単一の次数成分を
有する騒音を制御するための動作例について、示したも
のである。

【０２１０】もちろん、本発明においては、スピーカお
よびマイクを複数個設けたシステムへの応用が可能であ
り、全く同様なアルゴリズムにより騒音制御を行なえ
る。

【０２１１】今、Ｍ個のスピーカと、Ｌ個のマイクを設
けたシステムで１周期４パルス、正弦波基準信号として
制御した場合を考える。

【０２１２】そして、Ｍ個のスピーカのうち、m番目
（０≦m≦M-1）のスピーカの出力ｙm（n）、および、適
応フィルタｗmi(n+1)(i=０，１)の更新式は、数２２、
数２７にしたがって、以下に示すように一般化できる。

【０２１３】

【数４１】

【０２１４】および、

【０２１５】

【数４２】

【０２１６】但し、スピーカ番号mは、m＝0、…、M-1で
あり、Σ_lは、マイク番号l＝0、…、Ｌ-1についての総
和を意味する。

【０２１７】図５に、スピーカおよびマイクを複数個設
けたシステムのブロック図を示す。

【０２１８】この実施例では、数２０、２１において、
Ｍ＝３，Ｌ＝４の場合である。

【０２１９】したがって、図に示すようにスピーカ２は
３個、マイク１は４個設けてある。

【０２２０】スイッチ５１０は、図２におけるスイッチ
５１と同一の機能を有する手段である。なお、、、
は、３つの制御系を識別するための表記である。

【０２２１】図中Ａ、Ｂ、Ｃは、それぞれの制御系、
、において、制御音を供給するための手段であり、
各々、図２の６１に相当する。

【０２２２】適応フィルタ更新器６００は、３つの適応
フィルタにおける更新処理を行なうための、３つの同様
なハードウエア（もしくはソフトウエアモジュール）を
有しており、表記、、によって区別している。

【０２２３】一例として、制御系に対する構成につい
て説明すると、図中、Ｄは、図２における６３と同一の
機能を有する手段であり、Ｅは、図２の６２を含む更新
処理部が行なう処理を行なう。

【０２２４】各ブロックが行なう動作は、適応フィルタ
更新器６００において、修正伝達関数ｇlmiと４個のス
ピーカで検出した音圧信号ｅl(n)との間の積和演算を行
ない、演算量が若干増加することを除いては、図２と異
なるところがないので再度説明することは省略する。

【０２２５】なお、図５までで説明してきた実施形態に
おいては、制御対象となる騒音は単一の次数成分を有す
る信号であった。

【０２２６】これに対して、図６に示すシステムは、１
個のスピーカと１個のマイクを設けたシステム（スピー
カおよびマイクを複数設けても、適用可能である）であ
り、Ｋ＝３個の次数成分の騒音を消音制御するための動
作を説明するブロック図を示す。

【０２２７】複数の次数成分を有する騒音を消音制御す
るためには、各次数成分に対して異なるタイミングで制
御動作を行なう必要がある。すなわち、制御音信号の発
生タイミング等を、次数成分毎にその次数周期に合わせ
る必要がある。

【０２２８】制御音発生器６１０は、全ての次数成分に
対する制御音信号を加算した加算信号をスピーカ２に供
給する機能を有する。

【０２２９】なお、Ｆ、Ｇ、Ｈは、各次数成分のタイミ
ング発生器、スイッチで生成されたタイミングで、出力
する制御音信号を切り換えて、制御音発生器６１０に与
える。

【０２３０】なお、各次数成分のタイミング発生器、ス
イッチは、図２に示す５、５１と変わるところがない。
ここでの表記、、は、３種類の次数成分を識別す
るための表記である。

【０２３１】なお、制御音発生器６１０は、全ての次数
成分に対する制御音信号を加算した加算信号をスピーカ
２に供給するが、ここでは、制御音信号は、その時点で
検出、演算される次数ｋの制御音信号に変化があったか
否かについて着目し、変化があった場合にのみ、当該次
数に対する制御音信号を、制御音信号ｙ(n)に足し込む
ようにすることを考える。

【０２３２】即ち、ｋ次の次数成分の制御音信号ｙ_k(n)
が更新された（変化した）場合には、制御音信号ｙ(n)
を、次式のように修正する。

【０２３３】

【数４３】

【０２３４】数４３に、数２２の関係式および表記法を
用いると次式が得られる。

【０２３５】

【数４４】

【０２３６】図６においては、タコパルス信号に基づい
て、k0、k1、k2次の３種類の次数に対する基準信号を発
生し、さらに、各基準信号において９０度の位相変化毎
に、所定の部分に所定の動作を行なわせるためのタイミ
ング信号を発生させる。そして、制御音発生器６１０
は、タイミング信号にしたがって各次数成分に対して生
成された制御音信号の加算処理を、数４２、４３にした
がって行ない、スピーカ２に供給するように動作する。

【０２３７】なお、各次数成分に対して設けた適応フィ
ルタの更新処理を行なう手段を設けているが、その動作
内容は図２で説明した適応フィルタ更新器６０が行なう
処理と変わるところがないため、再度説明することは避
ける。また、基準信号を余弦波とした場合や１周期の制
御パルス数を増やした場合なども同様であるので再度の
説明は避ける。

【０２３８】次に、図７は、このような、各次数の成分
の加算を行なうタイミングを説明するための図面であ
る。横軸に時間をとったタイムチャートとして表現して
いる。

【０２３９】本図では、一例として、ｋ0＝１次、ｋ1＝
３次、ｋ2＝１．５次としている。

【０２４０】一番上には、タコパルス信号の１周期分の
信号を示している。始めの、タコパルス信号入力時(立
上り時：割込み信号発生時)には、全ての次数のタイミ
ング信号が発生し、ｋ0、ｋ1、ｋ2の各次数成分の出力
が全て加算されるが、それ以外の次数割込みタイミング
発生時（各次数に対し、タイミング信号が９０度の位相
変化を生じる毎）には、ｋ1のみの出力・更新、ｋ1およ
びｋ2の出力・更新というように、次数割込みタイミン
グ発生時ごとに行なわれる出力・更新は、毎回異なって
いることがわかる。

【０２４１】次に、図８に、ある周波数を有する周期性
を持つ騒音に対して、図２で示したような能動形騒音制
御(１周期４パルス)を実行した場合の、制御結果を示し
ている。

【０２４２】具体的に、図８(a)は、制御対象となる騒
音であって、マイク位置で観測される音である被制御音
の波形と、制御音生成器６１の出力である制御音信号と
を示している。

【０２４３】制御音生成器６１が順次、所定のタイミン
グで切り換えて出力する制御音信号ｙ(n)は、Ｄ／Ａ変
換器、ローパスフィルタ１０４、パワーアンプ７、およ
び、スピーカを介して、制御音として、車室内空間に放
射される。そして、前記騒音（被制御音）と制御音とが
合成された音圧波形である合成音波形が、マイク位置で
観測される（図８(b)）。

【０２４４】騒音波形がかなり減衰して合成音波形とな
り、消音制御の効果が得られているのが分かる。

【０２４５】一方、図８(c)は、被制御音、被制御音と
制御音との合成音のスペクトル分布を示した図である。
横軸には、音の周波数、縦軸には、音圧をとり、スペク
トル分布を示した図である。図８（ｃ）を見て分かるよ
うに、制御前に比べて制御後では、制御対象とした騒音
の有する周波数成分（これを基本１次成分にとる）は、
大きく抑圧されているものの、新たに、基本１次成分の
３倍の周波数成分を有する高調波成分が発生しているこ
とが分かる。これは、図８（ａ）に示す制御信号が矩形
形状であるため、奇数次（例えば「3、5、…、2k-1(k
は、2以上の整数)」）の高調波成分を有していることに
起因する。これらの高調波成分は、図１に示したシステ
ムにおけるローパスフィルタによって、ある程度減衰さ
せることは可能である。

【０２４６】しかしながら、この高調波成分が有する周
波数が、システムの制御対象としている周波数帯域に含
まれる場合、例えば、前記周波数帯域が100〜500（Hz）
であり、基本１次周波数が150（Hz）の場合には、３次
高調波成分は、450（Hz）であり、この周波数は、シス
テムの制御対象としている周波数帯域に含まれる。

【０２４７】ローパスフィルタのカットオフ周波数は、
この場合、通常、500（Hz）より高い周波数に設定さ
れ、制御のために不要である３次高調波成分は、そのま
ま制御音の信号に含まれてしまうという問題が発生す
る。

【０２４８】この問題を解決方法として、２通りの方法
が考えられる。

【０２４９】第１の方法は、単純に、消音制御を行なう
ためのパルスである制御パルスの数を多くすることであ
り、図９(a)、(b)は、図３で示したようにして、１周期
８パルス(ms=2)の能動形騒音制御を実行した場合の制御
結果を示している。

【０２５０】図９(a)は、１周期８パルス(ms=2)の騒音
制御を行なうための８パルス制御波形、図９(b)は、８
パルス制御による消音効果を示した図である。

【０２５１】図８(a)〜(c)と比べてみると、制御信号波
形が細かい分、騒音波形がより抑圧され、３次、５次の
高調波成分が発生していないことがわかる。しかしなが
ら、７次以上の高調波成分が発生していることがわか
る。

【０２５２】このような高調波成分については、１周期
１２(ms=3)、１６パルス(ms=4)と、さらに、制御パルス
数を増やしていくことにより、抑圧することが可能であ
るが、当然のことながら、消音制御に要する演算負荷の
増大を招いてしまう。これを避けるために、システムの
制御周波数帯域のうちで、低周波側に存在する制御次数
については、制御パルス数を増やし、より高次まで高調
波成分の発生を抑えつつ、高周波側に制御次数が存在す
る場合にのみ、少ない制御パルス数で消音制御を行なう
ことが考えられる。

【０２５３】図１０は、この方法を実現する形態とし
て、システムの制御対象周波数帯域を100〜500（Hz）、
ローパスフィルタのカットオフ周波数を500（Hz）とし
たとき、100〜200（Hz）に存在する制御次数について
は、８パルス制御、200〜500（Hz）に存在する制御次数
ついては、４パルス制御を行なうように設定したシステ
ム例である。

【０２５４】このシステムは、４パルス制御部と８パル
ス制御部と、基準信号発生器５と、制御音を発生する車
室内スピーカと、騒音を検出するマイクロフォン１とを
有して構成される。

【０２５５】基準信号発生器５は、制御次数の存在する
周波数を考慮して、８パルス制御を行なうときには８パ
ルス制御部に、また、４パルス制御を行なうときには４
パルス制御部にタイミング信号を供給する。そして、４
パルス制御部、８パルス制御部は、夫々、１周期、４パ
ルス、８パルスの制御パルスを用いて消音制御を行な
う。なお、スピーカ１が検出した信号は、駆動されてい
る、８パルス制御部または４パルス制御部が入力し、消
音制御を行う。

【０２５６】このシステムでは、制御次数の現時点の周
波数を計算し、200（Hz）より上であるか下であるかを
判断し、これの判断結果に応じて８パルス制御系または
４パルス制御系のいずれかへの切り替えが行なわれる。
200（Hz）の３次成分は、600（Hz）であるので、500(H
z)のカットオフ周波数を有するローパスフィルタによっ
て騒音を十分減衰させれば、これより高い周波数に存在
する制御次数に対しては、４パルス制御で対応できる。
前述の例では、制御対象の基本１次成分が150（Hz）で
あり、200（Hz）以下の周波数であるので、８パルス制
御系が選択されている。制御次数の周波数が変化して、
制御パルス数が変化した時には、４パルス制御から８パ
ルス制御への変化に対しては、パルスの補間等の処理、
８パルス制御から４パルス制御への変化に対しては、２
パルス毎の平均値を取り１つのパルスを生成する等の方
法により対処すればよい。

【０２５７】次に、高調波成分の発生を抑制する第２の
方法として考えられるのは、基本１次成分に対する制御
に加えて、高調波成分に対する制御を並列処理的に行な
い、高調波成分の発生を防ぐ処理方法である。すなわ
ち、基本１次成分の３倍の周波数が、システムの制御対
象としている周波数帯域に含まれる場合、または、該周
波数帯域より高い周波数成分を有する信号であって、該
周波数成分が、ローパスフィルタのカットオフ周波数に
近く、ローパスフィルタによって十分に減衰されていな
い場合等には、基本１次成分に対する制御に加えて、３
次高調波成分に対する制御を並列的に行なえば、高調波
成分の発生を抑圧できることになる。

【０２５８】前述の例では、基本１次成分である150(H
z)と、３次高調波成分である450(Hz)に対する制御ルー
プを並列に設けて、各制御ループの固有のタイミング
で、図２に示したような、消音制御を行なうようにシス
テム構成を行なう。なお、このとき、450（Hz）に対す
る制御ループを用いた制御でも、これを基本１次成分と
する３次高調波成分、即ち、1350（Hz）の周波数成分を
有する高調波成分が発生するが、これは、前述の例でい
えば、システムの制御対象の周波数帯域の上限値500（H
z）(さらに、500（Hz）をローパスフィルタのカットオ
フ周波数にしている)より十分高い周波数であり、フィ
ルタの減衰作用等により、制御音信号に含まれてしまう
ことはない。

【０２５９】このような、並列的な制御処理を行なうた
め、図６に示したように、各周波数成分に対する制御ル
ープを並列的に設けて対処しても良いが、この３次成分
は、本来騒音中に存在するものではなく、基本１次成分
の制御音信号が出力される前に、３次成分に対する制御
ループによって、これを除去すればよい。

【０２６０】図１１は、このような動作を行なう際の動
作説明を行なうためのブロック図である。

【０２６１】図１１において、基本１次成分、３次高調
波成分の夫々に対する、タイミング信号発生器５０１、
５０２、適応フィルタ更新器６０１、６０２、制御音信
号の切り換え部６１１、６１２の動作は、図６にて説明
した動作と同じ動作を行ない、制御音加算器６２０は、
数４３、数４４にしたがって制御音の加算処理を行な
う。

【０２６２】しかしながら、基本１次成分の適応フィル
タ更新器６０１へは、マイクロフォン１からの音圧信号
１０７が入力されているのに対して、３次成分の適応フ
ィルタ更新器６０２へは、制御音加算器６２０の出力信
号１０８が入力されている。

【０２６３】この３次成分の制御音を、基本１次成分の
制御音に足し込むことにより、基本１次成分の制御音信
号に含まれている３次成分を抑圧し、３次成分の制御音
信号がスピーカ２に供給されないようにすることができ
る。

【０２６４】図１２は、この時の各種の制御信号のタイ
ミングチャートを、図示したものである。

【０２６５】基本１次成分に対する制御音信号を切り替
えるタイミングを生成する制御信号と、３次成分に対す
る制御音信号を切り替えるタイミングを生成する制御信
号とを加え合わせることにより、結果として、制御信号
の形状を、より正弦波に近ずけた波形としている。

【０２６６】さて、これまで能動形騒音制御の制御アル
ゴリズムについて詳しく説明してきたが、これは、数１
４に示した、ノッチ形伝達関数の係数ｃ₀、ｃ₁の値が既
知であるという前提条件が必要となっている。

【０２６７】ある周波数でのｃ₀、ｃ₁の値は、スピーカ
〜マイクロフォン間での、前記ある周波数での周期音の
音響伝達特性を表現するものであり、従来技術で説明し
たように、ｃ₀、ｃ₁の値は、制御対象の騒音が存在しな
いか、比較的小さい音環境下(車両の場合でいえばアイ
ドリング時など)において、同定アルゴリズムにしたが
った処理を実行することによって得られる。ここで、ｃ
₀、ｃ₁を定めることを、「同定」と称することにする。

【０２６８】但し、ｃ₀、ｃ₁は、各周波数に対して定め
られる値であるから、同定するための音である同定音と
しては、従来のようにランダム音ではなく、周期音を用
いる。

【０２６９】同定するための信号である同定信号とし
て、同定基準信号ｘD(n)を用いた場合、数９に示した同
定アルゴリズムの更新式は、次式のようになる。

【０２７０】

【数４５】

【０２７１】但し、γは、同定時収束係数、ｅD(n)は、
マイクロフォンにより検出された同定音信号である。

【０２７２】１周期４msパルスとし、msパルスおきの更
新を行なった場合、同定アルゴリズムの更新式は、次式
のようになる。

【０２７３】

【数４６】

【０２７４】次に、同定基準信号ｘD(n)として、正弦波
信号ｘD(n)=Ａ・sin(2πfT・n＋φ)を採用し、１周期４ms
パルスとした場合、msパルスおきの同定の更新式は、次
式のようになる。

【０２７５】

【数４７】

【０２７６】但し、ｘD(n)=sin(πn/2ms)、ｘD(n-ms)=-
cos(πn/2ms)、(Ａ＝１，φ＝０) ここで、数２０以降に導いた制御アルゴリズム同様に、
１周期４パルスのサンプリング周期として、正弦波信号
ｘD(n)の90゜の位相変化を表す周期にとり、φ＝０とす
ると、ｘD(n)は、数２１での基準信号ｘ(n)と同様に、
±１、０の３値のみになる。

【０２７７】そこで、２０と同様の表記法を用いれば、
次式のように表現できる。

【０２７８】

【数４８】

【０２７９】

【数４９】

【０２８０】同定音の出力のサンプリング周期も90゜位
相変化の間隔であるとき、同定音自体もｘD(n)＝０，＋
１，０，−１，…の矩形波状の信号となる。

【０２８１】前述したように、この矩形波状の出力信号
は、基本次数の(2k-1)次の高調波成分を有し、これらは
マイクロフォン検出信号ｅD(n)としてフィードバックさ
れ、同定音推定信号ｙD(n)に足し合わされて、同定エラ
−信号ｅ(n)となり、数４９に示した更新式に含まれて
しまう。結果として、同定されたc₀、c₁によって、音響
伝達系の位相、振幅は、基本次数の他にその高調波成分
によっても影響を受けることになる。

【０２８２】この問題は、制御時と同様、同定時におい
ても、１周期中の制御パルス数を増やすことにより避け
ることができる。基本的には、図１１の実施形態で述べ
た制御と同様に、高調波成分の発生が問題となる低周波
数域では制御パルス数を多くして、高周波数域において
は、４パルス同定に切り替えればよい。実際には、高調
波成分の振幅自体は、通常、基本次数成分に比べて小さ
く（基本次数成分の1/(2k-1)）、また後述するように、
c₀、c₁の値は、かなりのロバスト性を有し、ある程度大
きな誤差を有することを許容できることが分かっている
ため、大きな問題にはならない。

【０２８３】ここで、騒音制御の場合と同様に、c₀、c₁
を同定するための同定信号ｘD(n)として、余弦波基準信
号ｘD(n)=cos(πn/2ms)を採用しても、同様の式の展開
が可能であり、数４７の更新式は、次のように書き直さ
れる。

【０２８４】

【数５０】

【０２８５】但し、ｘ(n)=cos(2π・n/ms)、ｘ(n-ms)=si
n(2π・n/ms)である。

【０２８６】１周期４パルス、即ち、９０゜毎の更新を
行なう場合には、更新式は簡単化され、数２０と同様の
表記法を用いれば、次式のように表現できる。

【０２８７】

【数５１】

【０２８８】

【数５２】

【０２８９】図１３は、数４８、数４９の演算式に基づ
いて同定を行なうための構成を示した同定ブロック図で
ある。

【０２９０】まず、求めたい周波数の90゜周期のタイミ
ング信号を、同定タイミング信号発生器２６５により発
生させる。そして、同定基準信号発生器２６０は、この
タイミングに同期して、基準信号ｘD(n)＝0，1，0，-
1，…を生成する。

【０２９１】この基準信号は、ラウドスピーカ２から、
そのまま出力されて同定音となり、マイクロフォン１で
検出されて同定音信号ｅD(n)(２０７)として、制御回路
にフィードバックされる。

【０２９２】一方、タイミング信号に同期して、同定音
推定器２６１を動作させ、同定音推定器２６１は、数４
８に従って、同定音推定信号ｙD(n)(２０４)を出力す
る。

【０２９３】また、同定音信号２０４と同定音推定信号
２０７は、ディジタル信号として加算されて、エラー信
号ｅ(n)(＝ｅD(n)＋ｙD(n))(２０８)を生成し、適応更
新器２６２において、数４９に従って、ｃ₀、ｃ₁の更新
が行なわれる。

【０２９４】同様に、同定信号として余弦波を用いた場
合でも、数４８、数４９の演算式を、数５１、数５２と
入れ替えるだけで、同様なシステムを構成できるので、
ここではその説明を省略する。

【０２９５】この同定処理の周期は、基本的には、マイ
クロプロセッサに内蔵してあるクロック信号を用いて発
生させることができるが、制御同様に、エンジンのタコ
パルス信号を用いてもよい。

【０２９６】即ち、エンジンのタコパルス信号の周期を
計測して、該周期に対する周波数を求め、ｃ₀、ｃ₁を求
める対象である周波数との比(次数比)を計算する。この
場合、次数比は必ずしも整数であるとは限らない。

【０２９７】次に、タコパルス信号をもとに計算された
次数比に対応する高調波タイミング信号を発生させ、こ
れをもとに、図１３に示した同定ブロック図に示した動
作を実行すれば良い。

【０２９８】同定は、例えば、車両のアイドリング時等
において、同定用アルゴリズムを実行させるためのスイ
ッチの操作により、実行させる構成としておけば良い。

【０２９９】ところで、エンジン回転数の変化、あるい
は、複数の回転次数を有する騒音を制御する場合等は、
制御対象の全ての周波数で(実際には、所定の周波数間
隔ごとに)音響伝達関数の係数（音響伝達係数）ｃ₀、ｃ
₁を同定する必要がある。

【０３００】このための方法としては、ある周波数の同
定音を、所定時間出力してｃ₀、ｃ₁を同定してから、他
の周波数に切り替えて、順次同定を進める方法が考えら
れるが、複数の周波数の同定音を同時に出力して、各同
定音の周期に対応した同定音推定器／適応更新器を並列
に接続して、同定を迅速に行なう構成にしても良い。

【０３０１】図１４に、複数の周波数の同定を同時に行
う手段の動作を表すブロック図を示す。図１４では、３
個の周波数ｆ0、ｆ1、ｆ2について、同時に同定する場
合を示している。

【０３０２】まず、各周波数に対応した同定音発生器３
６０、４６０、５６０により、各周波数の４倍の周波数
（即ち、９０゜周期）で、同定音（基準信号）ｘD＝
０，１，０，−１，…を発生させて合成し、ラウドスピ
ーカ２に供給する。

【０３０３】この同定音を、マイクロフォン１により検
出し、音圧信号３０７として制御回路にフィードバック
する。

【０３０４】一方、制御回路内部で、同定音推定器３６
１、４６１、５６１により、各周波数に対応した同定音
推定信号３０４、４０４、５０４を生成して合成し、前
記音圧信号３０７に加算する。なお、同定音推定器３６
１、４６１、５６１の動作は、図１４に示す２６１の動
作と同じである。

【０３０５】加算して得たエラー信号３０８を、各適応
更新器３６２、４６２、５６２に、フィードバックし、
各々エラー信号３０８が最小になるように、伝達関数ｃ
0(f)、ｃ1(f)の値を更新する。

【０３０６】なお、各適応更新器３６２、４６２、５６
２の動作は、図１４に示す２６２の動作と同じであり、
詳細構成も同じである。

【０３０７】ここで、前述したように１周期４パルスの
同定では、フィードバックされる同定音信号ｅD(n)(３
０７)の中には、出力した同定音の周波数の(2k-1)次の
高調波が含まれている。

【０３０８】したがって、図１１で示した制御の場合と
同じように、システムの同定を行う周波数帯域（制御対
象とする周波数帯域）に応じて、１周期中の同定パルス
数を切り替えて同定するのが好ましい。

【０３０９】図１５は、システムの同定対象周波数域を
100〜500(Hz)とし、200Hzを境に、８パルス／４パルス
の同定ブロックを切り替えるようにした、同定パルス数
の切り替えに関するシステム実施形態である。本システ
ムは、４パルス同定部と８パルス同定部と、同定信号タ
イミング発生部２６５と、制御音を発生する車室内スピ
ーカ２と、騒音を検出するマイクロフォン１とを有して
構成される。

【０３１０】同定信号タイミング発生部２６は、制御次
数の存在する周波数を考慮して、８パルス同定を行なう
ときには８パルス同定部に、また、４パルス同定を行な
うときには４パルス同定部にタイミング信号を供給す
る。そして、４パルス同定部、８パルス同定部は、夫
々、１周期において、４パルス、８パルスを用いて消音
制御を行なう。なお、スピーカ１が検出した信号は、駆
動されている、８パルス同定部または４パルス同定部が
入力し、同定処理を行う。

【０３１１】同定は、周波数帯域中をある周波数間隔ご
とに分割して（この間隔は一定でもよいし、また、周波
数帯を異なる複数の周波数幅をもつように分割しても良
い）、各分割領域ごとに、当該領域に存在する周波数に
対して行われ、当該分割領域中では、その周波数におけ
る同定値を代表値とするように行なわれる。

【０３１２】同定は、基本的に、ある周波数に対して所
定時間行なわれ、同定値が確定した後に、他の周波数に
対する同定処理が順次行なわれる。例えば、高周波数領
域から同定を実行した場合、同定周波数が200Hzを超え
ている間は、４パルス同定部を用い、200Hz以下では、
８パルス同定部が用いられ、同定が実行される。全ての
周波数ポイントでの同定が終了すると、同定処理の結果
として、音響伝達関数ｃ₀(f)、ｃ₁(f)のデータが、ＲＡ
Ｍ等へ保存される。

【０３１３】ここで、同定は、２つの周波数が整数倍の
関係にある場合（例えば、150Hzとその３次高調波成分
の450Hz等)を除いて、複数の周波数で、同時に実行する
こともできる。これは、後述する「同期加算平均」の考え
方により明らかにされている。

【０３１４】すなわち、ある周波数に同期したタイミン
グで信号を加算していくと、その信号に含まれる周波
数、および、その整数倍成分のみが残り、他の成分は
「０」に近づくことがわかっているが、同定更新式の数
４７、４９も、一種の同期加算を行っているからであ
る。

【０３１５】以上のように、本発明によれば、エンジン
回転振動等により励起される複数の高調波次数の騒音成
分に対して能動騒音制御を実施する際に、従来方法に比
べて大幅に計算量を少なくすることができ、コストを低
減したシステムや、小型化したシステムの構築が可能と
なる。

【０３１６】次に、本発明にかかる、他の実施形態につ
いて図面を参照しつつ説明していく。

【０３１７】さて、これまでの説明では、各周波数ｆに
おいて同定された伝達関数ｃ(f)＝{ｃ₀(f)、ｃ₁(f)}を
使用することによって、各次数成分に対応する適応フィ
ルタの更新動作を行なう方法について述べてきた。

【０３１８】ところで、車両を一例とすると、同一の車
両の車室内であれば、該車室内において、特に大きな騒
音として感じられる騒音の周波数は、通常、ほぼ決まっ
た値になっているのが経験的事実の示すところである。

【０３１９】このことは、車室内で騒音レベルを増大さ
せる騒音が有する周波数である、いわゆるピーク周波数
は、車室空間の体積、サイズ等によって決定されてしま
い、上述した騒音レベルの増大は、ピーク周波数を有す
る騒音の、車室内における空洞共鳴現象によってもたら
されるからである。

【０３２０】これに対して、騒音加振源となるエンジン
の加振成分は、エンジン回転に同期した回転次数成分、
すなわち、エンジン回転の周波数成分の高調波成分であ
り、エンジンの回転数の変化にともなって、回転次数成
分に対応する周波数も変化する。

【０３２１】今、例えば、エンジンの回転数が上昇する
とき、低次から高次へと（低周波数から高周波数）、エ
ンジン回転次数成分が、次々と、ある車両に対して定ま
っている共鳴周波数を含む周波数帯を通過していくとと
もに、共鳴周波数と、エンジン回転次数成分とが一致す
れば、該エンジン回転次数成分による騒音のレベルが、
特に増大する。

【０３２２】したがって、全ての回転次数成分に対し
て、増大した騒音レベルを低減するための能動的制御を
行うことが理想であるが、例えば、制御システムが備え
るプロセッサの計算能力が、全ての回転次数成分に対す
る制御演算を行なうだけのものでない場合には、エンジ
ン回転数のとりうる値等を考慮して、特に騒音を増大さ
せてしまう、回転次数成分を選択し、選択した回転次数
成分（単に、次数とも記す）を用いて制御する方法が考
えられる。

【０３２３】そこで、図１６を参照して、このような方
法の実施形態について説明する。

【０３２４】図１６は、エンジン回転数がとりうる値
を、複数の領域に分けて、各領域において、予め定めて
おいた高調波次数を選択し、騒音の制御動作を行なう場
合の実施形態について説明するための図面である。

【０３２５】図１６では、車両に搭載されるエンジンと
して、４気筒のディ−ゼルエンジンを想定しており、そ
の常用回転域（エンジン回転数が、通常とりうる値の範
囲）は、600（rpm）〜3000（rpm）までとしている。

【０３２６】600（rpm）〜3000（rpm）までのエンジン
回転数に対して、600（rpm）ごとの４つの領域
（（Ｉ）、（ＩＩ）、（ＩＩＩ）、（ＩＶ））を分割設
定し、各領域において、回転0.5×Ｎ次（Ｎは、自然
数）の次数成分のうち、任意の３つの次数成分を選択
し、予め設定しておき、これを用いて制御を行なう。

【０３２７】図１６に示すように、例えば、領域（Ｉ）
に対しては、予め３つの次数成分、ｋ0（１）、ｋ1
（１）、ｋ2（１）を選択し、設定しておき、実際のエ
ンジンの回転数が1200（rpm）以下であるとき、これら
の次数成分を用いた制御が行なわれる。

【０３２８】図１６に示す実施例の構成は、基準信号発
生器５と、メモリ７４と、タイミング発生器５００と、
各次数制御御発生器６０５と、適応フィルタ更新器６０
０と、制御音生成器６１０とを備えている。

【０３２９】なお、スピーカ２は、制御音生成器６１０
から供給される信号に基づき駆動される。また、マイク
ロフォン１は、騒音を検出し、検出信号を適応フィルタ
更新器６００に供給している。

【０３３０】さらに、メモリ７４には、前述した領域の
各々に対して、とり得るエンジン回転数と、予め設定し
た次数成分とが対応するように、記憶されている。な
お、メモリ７４は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリ
等で実現されうる。必要に応じて、その内容を書替え可
能な構成にしておくのが好ましい。

【０３３１】さて、このような装置構成における動作に
ついて、説明する。なお、以下の動作は、例えば、基準
信号発生器５が備えるＣＰＵが主として行なうように、
構成しておけば良い。

【０３３２】エンジンから出力されるタコパルス信号１
０１が、基準信号発生器５に入力される。

【０３３３】基準信号発生器５は、タコパルス信号１０
１の周期に基づいて、エンジン回転数を求め、エンジン
回転数の値に応じて、メモリ７４の内容を読み出し、エ
ンジン回転数に対応する領域が選択される。そして、選
択された領域に対応して、予め設定されている３個の次
数成分を選択し、各次数成分に対応する周期の90゜ごと
の信号を、タイミング信号１１１、１２１、１３１と
し、各タイミング信号に基づいて、制御音信号を生成し
て制御を行う。

【０３３４】図１６に示すように、例えば、搭載された
エンジンが４気筒であり、エンジン回転数が「1800〜21
00（rpm）」の領域に存在するとき、回転数領域とし
て、領域ＩＩＩが選択され、ｋ0(3)、ｋ1(3)、k2(3)な
る次数成分に対応する周期の90°ごとに生成される信号
であるタイミング信号が、タイミング発生器５００にセ
ットされる。

【０３３５】タイミング発生器５００にセットされたタ
イミング信号は、各次数制御音信号生成器６０５に供給
され、各タイミング信号に同期して、各制御音信号ｙk0
(n)、ｙk1(n)、ｙk2(n)が、各次数制御音信号生成器６
０５によって生成される。

【０３３６】そして、各制御音信号は、制御音生成器６
１０によって合成されて、スピーカ２から、制御音とし
て出力される。

【０３３７】さらに、マイクロフォン１により検出され
たエラー信号１０７が、適応フィルタ更新器６００に入
力されることによって、前述したアルゴリズムに従っ
て、フィルタ係数の更新動作が行なわれる。

【０３３８】このように、複数の領域を設定し、領域ご
とに制御対象を選択することによって、より精度の高い
制御動作が行なわれることになる。

【０３３９】なお、このような次数成分（「制御次数」
と同意語：制御対象となる次数）の選択については、エ
ンジン回転数によって設定された領域ごとに、車両固有
の共鳴周波数に極力近い周波数を有する次数成分を設定
しておくことが適切であるが、実際に搭載されるエンジ
ンにおいては、通常、次数成分ごとに加振力の大きさに
違いがあり、例えば、直列４気筒エンジンでは、エンジ
ン回転数の２倍、即ち、回転２次成分が特に大きく、現
実的にはこの２次成分とこの高調波、すなわち回転４
次、６次、８次、１０次成分などがエンジン騒音成分の
中で支配的であることが多い。

【０３４０】そして、回転２次、４次成分などは広い回
転域で大きな騒音成分として存在している。このような
場合については、複数の領域において制御しうるよう
に、制御次数の初期設定を行なっておけば良い。

【０３４１】ところで、制御次数の初期設定のために、
特に大きい騒音を発生させる回転次数を特定することが
必要である。この場合には、エンジン回転信号をトラッ
キング信号として入力し、騒音の時間波形に対するＦＦ
Ｔ(高速フーリエ変換)解析を行い、得られたスペクトル
分布のうちで、ピーク状の極大値をとる騒音周波数の存
在位置に基づいて求める方法が、一般的な方法として考
えられるが、このことを、リアルタイムで実行するに
は、かなりの演算容量になってしまう。

【０３４２】そこで、ここでは、数４７、４９のよう
な、同定のための更新式の説明において述べたように、
騒音成分を、特定の周波数に同期して平均化することに
より、騒音の周波数成分を抽出する方法を使用して、ピ
−ク騒音を検出する方法について説明する。

【０３４３】今、元の騒音信号をｄ、基本次数の周波数
をｆとして、元の騒音信号ｄは、基本次数の高調波成分
の重ね合わせであるとして、フーリエ級数展開すると次
式を得る。

【０３４４】

【数５３】

【０３４５】ここで、ｎは、サンプリング番号、ｆk
は、ｋ次の次数の周波数、すなわち、ｆk=k・ｆである。
また、Ｔはサンプリング周期、ｄs(n)、ｄc(n)は、各々
ｄ(n)の正弦波成分および余弦波成分であり、さらに、
ｄsk、ｄckは、各々、ｄ(n)の正弦波成分、余弦波成分
の、ｋ次成分の振幅である。また、Σkは、ｋについて
の総和(k=1,…,K)をとることを意味する。

【０３４６】今、数５３に対して、ある周波数ｆkの正
弦波および余弦波を乗じ、時間平均をとることとする。
ｄsk、ｄckが、平均をとる時間間隔内で、一定の値をと
るものとすれば、正弦波と余弦波の積の平均値は
「０」、また、正弦波と正弦波、余弦波と余弦波、の積
の平均においても、同一周波数成分以外は、総て「０」
になるので、次式が得られることになる。

【０３４７】

【数５４】

【０３４８】但し、「＜＞」は、時間平均を表し、＜si
n(2πfkTn)²＞＝＜cos(2πfTn)²＞＝1/2を用いた。

【０３４９】また、数５３は、次式のようにも表現され
うる。

【０３５０】

【数５５】

【０３５１】ここで、ｄk、αkは、それぞれ、騒音ｄ
(ｎ)の振幅、位相である。

【０３５２】さて、数５４より、以下に示す数５６が得
られる。

【０３５３】

【数５６】

【０３５４】さて、当該次数成分が、制御システムによ
って制御されていない状態ならば、マイクロフォン１に
より検出される音圧信号ｅ(ｎ)１０７を、当該次数成分
ｋの周期の、９０°のタイミングでサンプルして、数５
３と同様に、＜e(n)・sin(2πfkT・n)＞、および、＜e(n)
・cos(2πfkT・n)＞なる値を求めたとき、当該次数成分以
外は、「０」になるため、演算結果は、数５４に等しく
なる。

【０３５５】すなわち、騒音ｄ(n)のｋ次の次数成分の
ピークの大きさは、次式の演算を行なうことで求められ
る。

【０３５６】

【数５７】

【０３５７】次に、ｋ次の基準信号（次数ｋに対する基
準信号）を、正弦波ｘk(n)＝sin(2πfkT・n)として、サ
ンプリング周期を、１周期４パルスすなわち基準信号の
90゜ごとの時間とすると、数２０以降の式と同様、以下
のような数式の展開が可能となる。

【０３５８】

【数５８】

【０３５９】上述した数５４を書き直し、ｋ次成分の正
弦波振幅ｄskおよび余弦波振幅ｄckは、次式のように得
られる。

【０３６０】

【数５９】

【０３６１】ここで、サンプル番号ｍを、次数周期の１
回転に対応するものとし、Ｍ回転目までの平均操作によ
り得られた、ｋ次振幅ｄkは、次式で求められる。

【０３６２】

【数６０】

【０３６３】ここで、ｅ(m,θ)は、ｍ回転時の角度θで
のエラー信号である。この場合、制御音は存在しないの
で、ｅ(m,θ)＝ｄ(m,θ)である。サンプルを平均する周
期を、様々な値に変化させることによって、エンジン回
転周期に対する、全ての次数成分の振幅ｄk(ｋが非整数
(例えば、0.5の奇数倍)の場合をも含む)が、推定可能と
なる。

【０３６４】ところで、今まで説明してきた、回転次数
の推定処理は、能動騒音制御を行なっていない、すなわ
ち、制御音を供給していない場合における処理である。

【０３６５】一方、能動騒音制御状態にある場合（制御
次数を実際に用いて能動制御を行なっている場合）、マ
イクロフォンにより検出される信号は、騒音(被制御音)
と制御音とが合成されているので、これらを分離する必
要がある。

【０３６６】このためのには、次のような方法が採用さ
れる。

【０３６７】マイクロフォン検出信号ｅ(n)を、被制御
音ｄo(n)と制御音ｄc(n)とにわけると、以下のように表
現できる。

【０３６８】

【数６１】

【０３６９】ここで、制御音ｄc(n)が、ｋ次の次数の出
力音であるとすると、ｄC(n)は、音響伝達関数のフィル
タ係数ｃ0、ｃ1と制御音信号ｙk(n)を用いて、

【０３７０】

【数６２】

【０３７１】なる式で与えられる。また、制御音信号ｙ
k(n)は、ｋ次基準信号ｘk(n)を用いて、

【０３７２】

【数６３】

【０３７３】なる式で表現される。これらをまとめて整
理すると、次式が得られる。

【０３７４】

【数６４】

【０３７５】そこで、数５９と同様の演算操作を行う
と、

【０３７６】

【数６５】

【０３７７】なる式が得られる。

【０３７８】ここで、数２０を使用すると、次式が成立
することになる。

【０３７９】

【数６６】

【０３８０】ここで、数２０、数６６を、数６５に代入
して、次式を得る。

【０３８１】

【数６７】

【０３８２】また、被制御音ｄo(n)のｋ次成分の振幅ｄ
okは、数５６と同様な式、すなわち、

【０３８３】

【数６８】

【０３８４】が成立するので、数６７の関係式を用い
て、制御音を分離した被制御音の大きさの推定が可能と
なる。

【０３８５】なお、数６７について、数６０と同様の表
記を行なえば、次式が得られる。

【０３８６】

【数６９】

【０３８７】これらは、１周期４パルス(９０゜に相当
する)として、回転次数の推定を行う方法についての式
の展開である。この場合も、消音制御の場合と同様に、
推定対象次数の(2k-1)次成分の影響を大きく受けるの
で、低周波数領域等では、推定のためのパルス数を増や
すことが好ましい。このとき、数５６または数６５をそ
のまま実行することにより、対応できる。

【０３８８】なお、この場合においても、推定の基準信
号ｘk(n)を余弦波ｘk(n)＝cos(2πfkT・n)としても、同
様に推定式を展開できる、符号等の変更のみが生じるだ
けであるため、説明を省略する。以上のようにして、制
御次数の初期設定を行なっておけば良い。

【０３８９】さて、これまで説明してきた各次数騒音成
分の推定は、この他に、いわゆる「同期加算法」と称さ
れる方法を用いても行うことができる。この同期加算法
は、抽出したい次数に対する周期ごとにおける同一の角
度（位相）の検出点でのサンプリング値、よって、ある
位相を有する検出点での、３６０゜ごとのサンプル値を
次々に加算していき、１周期中の各角度ごとの加算平均
値を求めていく方法である。

【０３９０】この方法の原理は単純で、ある周波数の周
期信号は、その１周期を３６０゜の角度でみたとき、毎
回同一の角度では同じ値をとり、他の角度では異なる値
をとるという事実に基づいている。ある周波数の基準信
号に同期したタイミングで、３６０゜ごとの加算平均を
とれば、他の周波数の周期成分は、毎回種々の値をと
り、加算平均すれば「０」に漸近していき、最終的にそ
の周期成分のみ抽出されることを利用しているわけであ
る。

【０３９１】しかしながら、騒音成分の中に、検出周期
の整数倍の高調波成分が含まれている場合、これも推定
値の中に含まれるという問題がある。これは、整数倍の
成分も、基本次数の周期における同一の角度では、同じ
値をとるからである。例えば、回転４次成分に同期して
加算平均を行った場合、回転８次（２倍）、１２次（３
倍）等の騒音成分は、推定値の中に含まれる。これに対
し、例えば６次(１．５倍)、１０次(２．５倍)、あるい
は２次(０．５倍)等の高調波成分は、これらが存在して
いても、回転４次の同期加算推定によって、「０」とな
ってしまい、その影響を受けることはない。

【０３９２】図１７は、複数の回転次数騒音を含むよう
な車両騒音に対して、回転４次成分に同期して加算平均
を行った結果を、スペクトルとして示している。図１７
（ａ）は、車室内の騒音スペクトルの例であり、図１７
（ｂ）は、回転４次同期加算の結果を示しており、いず
れも、スペクトル分布として表示している。

【０３９３】図１７を参照すると、同期加算の結果、所
望の４次成分と、その倍成分である８次成分のみが抽出
されていることが分かる。ただし、ここではフーリエ解
析を行うために、１周期中のサンプル数を１０２４点と
した。

【０３９４】したがって、所望の成分である４次成分の
みを抽出するためには、同時に、８次成分の同期加算推
定を行ない(この場合、その整数倍成分である１６次、
２４次成分等がローパスフィルタにより十分減衰される
等により存在しないことが条件である）、得られた推定
値を、８次成分の同期加算推定値より差し引くことによ
って、４次騒音成分を推定することになる。ただし、こ
のためには、各次数成分の振幅、位相を求める必要があ
り、原理的には可能であるが、安価なプロセッサを用い
て行う推定方法としては現実的でない。したがって、こ
の「同期加算平均」は、その整数倍の高調波成分が問題に
ならない高周波制御領域での使用するのが好ましい。

【０３９５】推定する次数騒音の振幅は、基本的に、１
周期中の90°離れた２点でサンプリングすれば求めるこ
とが可能である。今、次数kの一周期中のサンプル数を
４msとし、推定するエラ−信号ek(n)を

【０３９６】

【数７０】

【０３９７】としたとき、

【０３９８】

【数７１】

【０３９９】であるので、その振幅値Ａは、次式で示す
ようになる。

【０４００】

【数７２】

【０４０１】図１７(a)に示すように、複数の回転次数
騒音を含むような車両騒音に対して行う同期加算平均に
よる騒音推定は、回転８次成分のように、その高次成分
(１６、２４次成分等)が存在しない次数の騒音に対して
実施可能である。なお、制御中の騒音（被制御音）と制
御音の分離方法については、前述した方法と同じである
のでここでは説明を省略する。

【０４０２】次に本発明にかかる、さらに、他の実施形
態について説明する。

【０４０３】さて、今までに導出してきた数式に基づい
て、騒音能動制御時および騒音能動非制御時に、各エン
ジン回転数領域において、特に大きな騒音(被制御音)を
推定し、この推定結果を反映するために、制御すべき回
転次数（制御次数）の選択、および、各領域に対して設
定されている制御次数の「書替え」、を行う場合の制御手
順を、図１８のフローチャートで示す。

【０４０４】図１８では、各エンジン回転数領域におい
て、0.5×N次の高調波成分のうち、３個の次数(ｋc0、
ｋc1、ｋc2)を用いて能動騒音制御を行っている場合に
ついて示している。もちろん、処理のスタート時には、
各エンジン回転数領域において、図１６に示す場合と同
様に、制御次数が初期設定されている。

【０４０５】以下、図１８のフローチャートについて説
明する。

【０４０６】なお、以下の処理は、例えば、基準信号発
生器５が備えるＣＰＵが、主として行なうように構成し
ておけば良い。

【０４０７】まず、ステップ７０１において、エンジン
から出力されるタコパルス信号１０１を検出し、タコパ
ルス信号の周期Ｔに基づいて、現在のエンジン回転数Ｎ
を測定する。

【０４０８】エンジン回転数Ｎが測定された結果を用
い、メモリ７４の格納内容を参照することによって、エ
ンジン回転数Ｎに対応する回転数領域を判別、選択す
る。

【０４０９】なお、エンジン回転数Ｎの変化に伴って選
択される回転数領域は、エンジン回転数Ｎが変化するた
め常に切り替わって行くが、能動騒音制御での制御対象
となる制御周波数領域は、プロセッサの演算能力(特
に、高周波数側の演算性能で演算能力が決定される)、
スピーカの再生能力(特に、低周波数側の出力性能で再
生能力が決定される)により、一定となる。

【０４１０】このため、回転数領域ごとに制御対象、す
なわち、推定の対象となる、「0.5×N次」の高調波成分
の本数、次数は異なる。

【０４１１】次に、ステップ７０２においては、選択し
た回転数領域に対応する周波数と領域の関係から、推定
の対象となるＩ個(Ｉは、自然数)の0.5×N次の高調波成
分を決定している。

【０４１２】例えば、ある領域の回転数範囲が1800〜21
00(rpm)、これに対する制御対象周波数が100〜400(Hz)
であるとすると、制御対象となる0.5×N次の高調波成分
は、制御対象周波数の下限値である、100(Hz)に対して
回転3.5次(エンジン回転数を回転１次とする。)が、180
0(rpm)で105(Hz)(即ち、1800(rpm)÷60(s)=30(Hz)、30
(Hz)×3.5次=105(Hz))、制御対象周波数の上限値であ
る、400(Hz)に対して回転11.0次が、2100(rpm)で385(H
z)となり、回転3.5次から回転11.0次までの16本(Ｉ=16)
が、推定対象の次数ｋi(i=0〜I-1)に設定される。

【０４１３】ところで、推定対象となる次数ｋi(i=0〜I
-1)のうち、いくつかの次数は現在制御中の次数であ
る。ここで、同時に制御する次数は、３種類であるとし
て、次数ｋc0、ｋc1、ｋc2が、初期設定されてメモリに
格納されているものとする。

【０４１４】さて、ステップ７０３では、初期設定され
ている、これらの制御次数ｋc0、ｋc1、ｋc2の読み出し
を行う。

【０４１５】さらに、変数ｉをリセット、即ち、ｉ＝０
とする。

【０４１６】次に、ステップ７０４では、ｉ＝０から順
に、次数ｋｉの周期に同期した被制御音の推定を実行す
るが、推定次数ｋｉが、制御中の次数か否かを判定し
て、場合分けを行う。

【０４１７】そして、制御を行なっていない次数につい
ては、ステップ７０５、制御中の次数については、ステ
ップ７０６に、おける処理を実行させる。ここで、ステ
ップ７０５における処理は、基本的には数５７に示す演
算処理であり、ステップ７０６における処理は、被制御
音を求めるため、エラー信号から、制御中の次数である
として制御音部分を差し引く、数６５プラス数６８に示
す演算処理である。

【０４１８】ただし、次数の周波数から判断して、４パ
ルスで推定可能である場合には、数５７の代わりに数５
９若しくは６０、数６７プラス数６８、もしくは数６９
に示す演算処理を実行する。あるいは、一部の高周波数
領域の次数については、前述の「同期加算平均」による
推定演算を実行することもできる。

【０４１９】次に、ステップ７０５、７０６での推定演
算により、ｋ次の被制御音の振幅ｄkiが求められた後
で、変数iをインクリメントとし、ｉ＝ｉ＋１とする。

【０４２０】ｉがＩより小さい間は、ステップ７０４に
戻り、同様の推定演算を実行する(ステッフ゜707)。

【０４２１】そして、上述した例の場合、ｉ≧Ｉ＝16と
なり、１６種類、総ての次数について推定演算が完了し
たならば、ステップ７０８に移る。

【０４２２】ステップ７０８では、推定演算の結果得ら
れたｄkiのうち、振幅の大きい上位３個の次数（ｋi）
を選定する。

【０４２３】次に、この選定された次数ｋi(i=0〜I-1)
と、初期設定された制御次数ｋci(=ｋc0、ｋc1、ｋc2)
とを比較し、値が異なっているものが存在すれば、そ
の、値が異なっている次数について、制御次数の「書替
え」、すなわち、選定された次数を、新たに、該当する
回転数領域での制御次数として設定する処理を行う(ス
テップ７０９)。

【０４２４】ステップ７０９での処理を、より具体的に
説明すると以下のようになる。

【０４２５】例えば、現在制御中の制御次数ｋci(=ｋc
0、ｋc1、ｋc2)において、ｋc2を、別の次数ｋc3へ「書
替え」する必要がある場合、まず、次数ｋc2に対応する
適応フィルタ係数ｗkc20、ｗkc21の値を「０」とおき、制
御音の出力を停止させる。

【０４２６】次に、基準信号発生器５およびタイミング
信号発生器５００によって生成するタイミング信号の周
期を、次数ｋc2のタイミング周期から、次数ｋc3のタイ
ミング周期に変更する。そして、次数ｋc3の周期のタイ
ミング信号を、新たに発生させる。

【０４２７】そして、新しい次数に対するタイミング信
号によって、制御音生成器６１０および適応フィルタ更
新器６００を動作させる。その結果、新しい適応フィル
タ係数ｗkc30、ｗkc31が成長することになる。

【０４２８】この書替えによる音圧変化が急激であり、
違和感を与えるような場合には、例えば、前述した収束
係数αを小さくするか、「０」にし、あるいは、リーキ
ーパラメータλ(≦１)の値を、通常より小さい値にし
て、適応フィルタ係数ｗkc20、ｗkc21を徐々に減衰させ
る。

【０４２９】同時に、新しい適応フィルタ係数ｗkc30、
ｗkc31に対応する収束係数αを大きくとり、成長速度を
大きくする等の方法を使用しても良い。

【０４３０】エンジン回転数の値が変化して、対応する
回転数領域が、別の回転数領域に移行した場合には、ス
テップ７０１において、新しいエンジン回転数に対する
周期Ｔを検出し、ステップ７０１〜７０９に示す処理
を、新たな回転数領域に対して実行する。

【０４３１】これらの一連の処理は、各次数に対応し
た、タイミング信号（１周期４パルスの場合ではある次
数に対す信号の周期を想定した時、その周期の1/4、即
ち、90゜毎にタイミングを与える信号）によって行わ
れ、Ｍ回転（Ｍ周期）分の推定演算により行っている。

【０４３２】しかしながら、これらの推定処理には問題
点がある。すなわち、実際の車両運転時には、通常、エ
ンジン回転数は頻繁に変化するため、ステップ７０９ま
での処理が完了する前に、エンジン回転数が急激に変化
してしまい、回転数領域が、別の回転数領域に移行して
しまう場合が頻繁に発生すると考えられる。

【０４３３】図１９は、このような場合への対応も考慮
した推定演算処理を行うため、総ての回転数領域に対し
て推定演算を行う回数である「次数推定回数Ｍk(あるい
は、次数推定時間Ｔkでも良い)」を設定し、Ｍk(あるい
は、Ｔk）を上回る推定回数(あるいは、推定時間)に達
したとき、推定演算処理を終了し、新しい次数の設定、
および、該次数を用いた制御を行う、手順を示すフロー
チャートである。

【０４３４】ここで、図１９中では、推定演算処理のた
めに、多くの変数および設定パラメータが用いられてい
るので、最初に、これらの内容について説明する。

【０４３５】まず、Ａnは、複数設定した回転数領域の
中で、ｎ番目の領域を意味し、本実施例では、Ａn＝Ａ₀
〜Ａ₇の８つの領域に分割されている。そして、回転数
領域Ａ₀〜Ａ₇の各々に対して、各々、J0〜J7個の制御次
数が設定されている。

【０４３６】すなわち、Ａ₀に対しては「J0個」、…、
Ａ₇に対しては「J7個」である。

【０４３７】また、JJ、jj（j0〜j7の値をとりうる）
は、変数であり、ｎ番目回転数領域Ａn(制御次数JJ個)
のうちのjj番目の次数が、現在推定中の次数ｋn(jj)で
あるように、用いられている。すなわち、回転数領域Ａ
n＝Ａ₀〜Ａ₇に対して、jj＝j0〜j7の変数が各々対応し
ている。なお、j0=0〜J0、…、j7=0〜J7の関係が成立し
ている。

【０４３８】また、次数推定回数Ｍkは、回転数領域Ａ₀
〜Ａ₇に存在する、全ての次数ｋn(jj)について、同一の
値が設定されているが、実際には、各領域における推定
処理回数は異なる。

【０４３９】そこで、現在までに、次数ｋn(jj)につい
て行われた推定処理回数を示す変数を、ｍ(jj)とする。

【０４４０】次に、図１９を参照して、実行される処理
の内容について説明する。

【０４４１】まず、ステップ７１１において、推定処理
に必要な変数の初期値として、jj＝j0〜j7＝０、ｍ(jj)
＝ｍ(j0)〜ｍ(j7)＝０を設定する。

【０４４２】次に、ステップ７１２において、エンジン
から出力されるタコパルス信号を検出することによっ
て、その周期を求め、エンジン回転数Ｎを求める。

【０４４３】ここで、本実施形態では、次数騒音の推定
にあたって、例えば、急加速時等のエンジン回転数が急
激に変化する場合等の過渡的な状態を除外して、推定を
行うことを考えている。

【０４４４】そこで、次のステップ７１３においては、
１サンプル前のエンジン回転数ＮをＮFとして記憶して
おき、今回の測定値であるエンジン回転数Ｎとの差分の
絶対値、ΔＮ＝|Ｎ−ＮF|を計算する。なお、この計算
後に、今回測定したＮを、新たなＮFとしておく。

【０４４５】そして、ステップ７１４において、前述し
たΔＮと、予め定めている閾値ΔＮTHの値とを比較し、
ΔＮ＞ΔＮTHであるときには、ステップ７１２に戻り、
逆に、ΔＮ≦ΔＮTHであるときには、次数推定処理を行
うようにしている。

【０４４６】さて、ΔＮ≦ΔＮTHであると判定されたと
きには、ステップ７１５にブランチし、対応する回転数
領域Ａnが選択される。ここで、各回転数領域Ａnでの次
数ｋn(jj)に関するデータは、メモリ７５内に、マップ
化された状態で格納されている。

【０４４７】ステップ７１６では、メモリ７５の格納内
容を参照し、変数j0〜j7、および、設定値J0〜J7に対し
て、当該Ａnでの値としての、変数jjおよび変数JJの値
が設定される。

【０４４８】これを、具体例にて説明する。

【０４４９】例えば、図１８を参照して説明した場合の
ように、現在の回転数領域「1800〜2100（rpm）」、制
御対象周波数「100〜400（Hz）」であれば、回転数領域
Ａ4が選択され、J4＝16、j4＝0〜15となり、ｋ4(0)＝3.
5次からｋ4(15)＝11次までの、0.5次刻みの次数が、推
定対象となる。そして、このなかでｋc0、ｋc1、ｋc2の
次数が、初期設定された制御次数になっており、推定対
象の次数１６個のうち、制御中の次数は３個、非制御の
次数は１３個となっている。

【０４５０】さて、変数jjは、１個分の制御次数の推定
が終了するごとに、その値がインクリメントされていく
が、jj＞JJとなったときには、当該領域の推定が既に完
了したことを意味しており、この場合には推定処理を行
わず、ステップ７１２に戻る。

【０４５１】一方、jj≦JJであるときは、回転数領域Ａ
nでの次数推定処理は、未だ終了しておらず、この処理
をさらに継続するために、次のステップへと進む（ステ
ップ７１７）。そして、ステップ７１８では、推定対象
の制御次数ｋn(jj)の値を、メモリ７５から読み出し、
これをkjとしてセットする。

【０４５２】次に、図２０に、図１９処理の続きを示
す。

【０４５３】なお、両図面間にまたがる処理は、コネク
タＡによって接続されるように記載している。

【０４５４】まず、ステップ７１９では、kjが制御中の
次数であるか否かを判別し、制御中の次数である場合に
は、ステップ７２０、制御中の次数でない場合には、ス
テップ７２１、の内容を各々実行する。

【０４５５】ステップ７２０、ステップ７２１は、それ
ぞれ、数６５プラス数６８、数５７(１周期４パルスの
場合、数６７または数６９、数５９)に示すように、演
算処理を行なうステップであるが、このステップを通過
するごとに、推定演算が１サンプル分実行されることに
なる。１周期４パルスの場合、１サンプルは、次数に対
応する信号の有する周期の１／４、即ち、90°周期に相
当し、推定演算としては、０°と180°のときは、余弦
波成分ｄckを、90°と270°のときには、正弦波成分ｄs
kを、それぞれ更新することになる。

【０４５６】ステップ７２０およびステップ７２１の推
定演算が１サンプル終了すると、次にステップ７２２に
進み、その回転数領域での演算回数の変数ｍ(jj)が、イ
ンクリメントされる。

【０４５７】次に、ステップ７２３では、この１サンプ
ルの推定演算の終了後の次回、すなわち、90°後の角度
が、タコパルス信号の検出を行なうべき角度であるか否
かが判断される。ここで、タコパルス信号検出角度か否
かの判断は、推定中の次数と回転数との関係から、容易
に把握できる。例えば、次数が４次であれば、次数90°
のサンプル周期１６回（90°×16／360°=4）で、次回
のタコパルス信号検出角度位置になる。

【０４５８】次回の推定演算が、タコパルス信号の検出
と重なる場合には、ステップ７１２に戻りタコパルス信
号を検出し、前回と今回のタコパルス信号検出の時間間
隔を測定して、回転数の算出、現在の回転数領域の判別
がなされる。ここで、ステップ７１２に戻る際には、こ
の時推定中であった次数のデータ、各種変数を、メモリ
に一時ストアしておくことにより、次回、同一の回転数
領域での推定が行なわれるときに、再度使用することが
できる。

【０４５９】一方、次回タコパルス信号が検出されない
場合には、ステップ７２４に進み、推定演算回数ｍ(jj)
が、Ｍkを超えているか否かが判定される。

【０４６０】超えていない場合には、ステップ７１９に
戻り、推定演算がＭkを超えるまで継続される。超えた
場合には、当該次数に関する推定は終了したとして、ス
テップ７２５に進み、当該次数の振幅ｄkjを、図示して
あるように、正弦波振幅ｄskjおよび余弦波振幅ｄckjに
より計算する。

【０４６１】なお、タコパルス信号の検出は、常に、ス
テップ７２３の後に行われるとは限らない。実際には、
エンジンの回転数の変化と、プロセッサがその時点で受
け持つ演算量の変動により、ステップ７１２〜ステップ
７２２の間で、エンジン回転数の急激な変化が発生する
場合も往々にしてありうる。このような場合には、（図
示しないが）推定演算を途中で中止し、即座にステップ
７１２に戻るよう処理を行なうようにすればよい。

【０４６２】次に、図２１に、図２０の続きの処理を示
すフローチャートを記載する。

【０４６３】なお、両図面間にまたがる処理は、コネク
タＢによって接続されるように、記載している。まず、
ステップ７２６において、変数jjがインクリメントさ
れ、ステップ７２７に進む。

【０４６４】そして、ステップ７２７では、変数jj（j0
〜j7）が、設定値JJ（J0〜J7）を超えているか否かにつ
いて判断され、変数jjが設定値JJを超えていない場合に
は、ステップ７１２に戻る。

【０４６５】一方、変数jjが設定値JJを超えた場合に
は、当該回転数領域での設定次数の推定は、総て終了し
たとして、ステップ７２８に進み、上位Ｋc個の、次数
振幅ｄkk(kk=0,…,Kc-1)を有する次数の選択を行う。

【０４６６】そして、ステップ７２９において、回転数
領域Ａnに対して選定された次数のうち、初期設定され
た次数と異なっているものについて、「書替え」を行う。

【０４６７】さらに、ステップ７３０において、この時
の変数jjの値を、対応する領域の変数(j0〜j7のいずれ
か)の値とし、メモリ７５の内容を更新する。

【０４６８】そして、各回転数領域ごとに、各jj（j0〜
j7）の値について、JJ（J0〜J7）の値と、各々比較を行
い、各jjに対して、対応する設定値JJの値を超えている
ならば、全ての回転数領域での「推定／書替え処理」は
終了したと判断し、このルーチンによる処理は、完了す
る（ステップ７３１〜７３２）。

【０４６９】以上説明してきた、図１８、図１９〜図２
１に示した実施形態では、例えば、初期設定された制御
次数が適切でない、すなわち、他の次数成分中に、より
大きい騒音のピークが存在する場合であっても、前述し
た次数推定演算および「書替え」処理を行うことによっ
て、より適切な制御次数を用いた制御が行なわれるよう
になる。

【０４７０】ところで、ある次数によって制御中の騒音
の大きさは、適応フィルタ係数ｗ₀、ｗ₁の値からも、あ
る程度推定することが可能である。これは、その次数の
騒音が大きければ、(かつ、その騒音がエンジン回転に
基づいたもので、いわゆるコヒーレンスが大きいもので
あれば)、適応フィルタは成長し、そのフィルタ係数
ｗ₀、ｗ₁の値、および、これに基づく制御出力である制
御音ｙが大きくなるからである。

【０４７１】ここで、制御音出力の１周期当たりの制御
出力のパワーを想定した場合、本制御方法では、基準信
号ｘは、正弦波もしくは余弦波であり、｜ｘ｜≦１であ
るから、適応フィルタ係数ｗ₀、ｗ₁の２乗(すなわち、
フィルタパワー)を、制御出力のパワーとみなすことが
できる。このとき、n回転目のフィルタパワーｗp²(n)
は、次式で求めることができる。

【０４７２】

【数７３】

【０４７３】図２２は、数７３で定義されたフィルタパ
ワーｗp²に対して、ある閾値を設定し、フィルタパワー
ｗp²が、閾値(ＷPTH2)以下である場合には、その次数に
対して、制御の中止を行うようにした実施形態である。

【０４７４】なお、以下の処理は、例えば、基準信号発
生器が備えるＣＰＵが、行なうように構成しておけば良
い。

【０４７５】まず、ステップ７５０において、エンジン
回転数Ｎを検出する。

【０４７６】ここで、エンジン回転数Ｎの変化に対する
対応は、図１９〜図２１の実施形態と変わるところは無
いので、本実施形態に関しては、回転数Ｎは一定の値で
あると想定し、フィルタパワーｗp²の値に基づいて、あ
る制御中の次数に対する制御の中止を行う部分のみにつ
いて、その処理内容を記載することにする。

【０４７７】次に、ステップ７５１において、検出され
た回転数Ｎに対応する回転数領域Ａnを選択し、対応す
る制御次数ｋcn(i)(i=0，…，Iー1)を、メモリ７５より
読み出す。

【０４７８】次に、カウント変数ｉをｉ＝０とし、ステ
ップ７５２において、１周期分のフィルタパワーを、数
７３に基づいて計算して求める。

【０４７９】そして、ステップ７５３において、ｉ番目
の次数のフィルタパワーｗpi²を、対応する閾値であっ
て、予め定めている値ＷPTHi²と比較し、「ｗpi²＜ＷPT
Hi²」である場合には、ｉ番目の制御次数ｋcn(i)につい
ては、制御を中止する。

【０４８０】そして、ステップ７５４において変数ｉを
インクリメントし、ｉ≦Ｉの間は、ステップ７５２〜７
５５の処理を繰り返す。

【０４８１】そして、ｉ＞Ｉとなった時点で、領域Ａn
での制御次数の更新は全て終了し、ステップ７５０に戻
る（ステップ７５５）。

【０４８２】以上の処理によって、フィルタパワーの値
を使用して、制御の中止を行うことを可能にする、構成
が簡単な装置を提供できる。

【０４８３】さらに、実際の車両の運転モードには、加
速時のシフトダウン等の変速ギヤの位置(オートマティ
ックトランスミッションとマニュアルトランスミッショ
ン車でも異なる)に様々な態様が考えられ、各ケースに
よって、採用すべき制御次数が異なるので、場合に応じ
て「次数推定／書替え／設定」を適宜行なうように、プ
ログラミングしておいても良い。

【０４８４】そこで、図２３は、一例として、エンジン
回転数、加速度、およびシフト位置を考慮に入れて、次
数推定／書替え／設定を行うために、次数を設定可能な
領域を、３次元で概念的に示した図面である。このとき
の領域は、考慮するパラメータが３種類であるため、３
次元的に配置される。なお、使用するＣＰＵが、十分な
演算処理能力やメモリ容量を備えている場合には、この
ように、より極め細かい制御を行なうことが可能にな
る。

【０４８５】以上説明してきた実施例では、エンジンの
クランク軸回転の0.5次の整数倍に同期した高調波騒音
の次数成分の推定／設定を行う場合について述べてき
た。

【０４８６】全く同様に、エンジン回転に同期している
が、0.5次の整数倍ではない高調波次数成分について
の、騒音次数の推定／設定を行うことも可能である。こ
れは、図１７において基準信号発生器５の発生するタイ
ミング信号を、エンジン回転数の任意の倍数に同期した
基準信号を生成するよう構成しておけば良い。

【０４８７】これらの、次数の推定および初期設定は、
騒音制御に先立って実行される、同定処理によって求め
られる、各周波数でのｃ₀、ｃ₁の値に基づいて行うこと
も可能である。その理由は、車室内固有の空洞共鳴周波
数の近傍では、スピーカで同一の大きさの制御音出力を
行なっているにもかかわらず、マイクロフォンで検出さ
れる音圧レベルは増大するため、相対的に、スピーカ〜
マイクロフォン間の音響伝達関数のフィルタ係数ｃ₀、
ｃ₁の値は、大きくなるからである。

【０４８８】そこで、図２４に、同定処理の実行後、各
周波数帯域において得られたフィルタパワー「ｃp(f)²
＝ｃ0(f)²＋ｃ1(f)²」(fは、周波数)に基づいて、初期
設定する次数を決定する処理を説明するためのフローチ
ャートを示す。

【０４８９】図２４に示すように、まず、ステップ８０
１において、同定を実行し、各周波数帯域での音響伝達
関数のフィルタ係数ｃ₀(kf)、ｃ₁(kf)（kf＝０,…,Kf-
1）を求める。ただし、ここでは、制御対象とする周波
数領域を、Kf個に分割して、Δｆk(Hz)ごとに、同定を
実行して、同定を実行する周波数でのフィルタ係数を求
めている。

【０４９０】次に、ステップ８０２にて、次式７４にし
たがって、各kfでのフィルタパワーを求める。

【０４９１】

【数７４】

【０４９２】この結果、仮に、図２５に示すようなグラ
フが得られたとする。

【０４９３】このグラフは、横軸に周波数を、縦軸にフ
ィルタパワーをとっている。

【０４９４】図中、「〇印」にて示したフィルタパワー
の極大点は、音響伝達関数のゲインが極大になるピーク
位置であり、この位置に対応する周波数により、共鳴が
発生するということができる。

【０４９５】次に、ステップ８０３において、最も大き
いものから上位Ｉ個のフィルタパワーｃpi(kf)²に対応
する、周波数ｆi(ｉ＝0,…,I-1)を選択する。

【０４９６】次に、各エンジン回転数領域Ａｎ(n=0,…,
N-1)に対して、制御次数ｋcn(i)(i=０，…，I-1)を設定
する。

【０４９７】まず、ステップ８０４において、変数ｎ、
ｉを、ｎ＝０、ｉ＝０に初期設定し、さらに、ステップ
８０５において、メモリ７６から、各回転数領域Ａｎで
設定されている代表回転数Ｎnに対応する代表周波数ｆN
nと、前記選択された極大点の周波数ｆiの比、ＲNi＝ｆ
i／ｆNnを求める。なお、各回転数領域Ａｎにおいて、
代表回転数Ｎnと、これに対応する代表周波数ｆNnと
を、予め定めておき、メモリ７６に格納しておけば良
い。

【０４９８】そして、ステップ８０６において、得られ
たＲNiの値に最も近い、（0.5×ｎ）次の次数を制御次
数として、メモリ７５に初期設定していく。例えば、Ａ
4：1800〜2100（rpm）の領域で、その中心回転数を代表
回転数として、Ｎ4＝1950（rpm）：ｆN4＝32.5(Hz)とし
たとき、第１の極大周波数がｆ0＝140(Hz）であるなら
ば、その比、ＲN0＝140／32.5＝4.3となるので、これに
近い回転4.5次、あるいは、加振力の大きさを考慮し
て、回転４次、あるいは、回転４次と4.5次の双方が選
択される。

【０４９９】変数ｎおよびｉは、制御次数ｋcn(i)の設
定が終わる度に、インクリメントされて、ｎ≧Ｎ、か
つ、ｉ≧Ｉとなった時点で、全ての領域での次数設定が
終了する。（ステップ８０７〜ステップ８１２） 本実施形態では、マイクロフォンおよびスピーカが１個
の場合について説明してきたが、これらが複数個存在す
る場合には、各マイクロフォン-スピーカ間の音響伝達
関数が、各々存在することになる。したがって、この場
合には、各々の音響伝達関数に対するフィルタパワーを
求め、各々のフィルタパワーについて、極大点となる周
波数を求め、前述の各領域の代表周波数との比を参照し
て、最も適切な、制御次数を求める処理を行なうように
構成しておけば良い。

【０５００】これらを総て、制御を行なうために初期設
定する、制御次数として採用しても良いが、次のような
方法も考えられる。

【０５０１】Ｌ個（Ｌは、任意の自然数）のマイクロフ
ォン(番号l＝0，…，L-1)と、Ｍ個（Ｍは、任意の自然
数）のスピーカ(番号m＝0，…，M-1)とを有するシステ
ムを構築した場合、l番目マイクロフォン−m番目スピー
カ間の音響伝達関数の、kf番目のフィルタパワーｃlmp
(kf)²を算出していき、フィルタパワーが最も大きくな
る、ｌ、ｍの値を判定し、このｌ、ｍに対応するフィル
タパワーを、各領域での、フィルタパワーの代表値ｃp
(kf)²とする。そして、このフィルタパワーの代表値に
ついて、極大点となる周波数を求め、各領域の代表周波
数との比を参照して、最も適切な、制御次数を求める処
理を行なうことも考えられる。

【０５０２】この方法を採用する理由は、kfに対応する
周波数ｆkにおいて、ある一つのマイクロフォンの配置
位置が、定在波の節の位置にあたり、共鳴周波数である
にもかかわらず低い音圧しか得られない場合、結果とし
て、そのスピーカ〜マイクロフォン間の音響伝達関数ｃ
lm0(kf)、ｃlm1(kf)は、小さな値となる。しかしなが
ら、他のマイクロフォンの配置位置が、定在波の節の位
置から外れておれば、一定の大きさの音響伝達関数ｃlm
0(kf)、ｃlm1(kf)が得られることにより、ある大きさの
フィルタパワーｃlmp(kf)²となり、制御動作を行なうた
めに、初期設定する次数を選択する際に、反映させるこ
とができるからである。

【０５０３】以上説明してきたように、同定処理の実行
後、各周波数帯域において得られたフィルタパワーに基
づいて、初期設定する次数を容易に決定することも可能
である。

【０５０４】次に、音圧信号を検出するマイクロフォン
と、騒音を打ち消すための制御音を出力するラウドスピ
ーカを、夫々２個以上備えているシステムを考えること
にする。

【０５０５】通常の能動形騒音制御システムにおいて
は、ラウドスピーカの個数は、マイクロフォンの個数よ
り１個以上多いか、少なくとも等しい個数だけ設けてお
くことが望ましい。マイクロフォン、ラウドスピーカが
複数個設けられている場合、ある特定のマイクロフォン
によって検出される音圧信号の中には、実際の騒音成分
の他に、全てのラウドスピーカからの制御音が入力さ
れ、これらの合成音によって、マイクロフォン位置での
騒音の抑制音場が形成されている。そして、各ラウドス
ピーカから出力される制御音は、システム内の総てのマ
イクロフォンの位置で、音圧が最小になるよう最適化さ
れる。

【０５０６】ここで、仮に、ある特定のマイクロフォン
に対して、ある特定のラウドスピーカが、他のラウドス
ピーカと比較して、最もべ近い位置に存在し、音響伝達
関数ｃ＾の周波数特性がフラットで、伝達ゲインも大き
いものとする。このような場合、前記ある特定のマイク
ロフォンに対しては、前記ある特定の１個のラウドスピ
ーカの出力のみで、適応制御を行なうと、効率的かつ効
果的に消音できる。何故ならば、あるラウドスピーカ
と、その他のラウドスピーカとの間の音響伝達系に反共
振点(ディップ)が存在すれば、反共振点に対応する周波
数では、消音制御不能(音がでない)となり、適応制御自
体が非効率的となってしまうからである。

【０５０７】一般に、他のラウドスピーカからの制御音
は騒音成分となるが、当然のことながら、１マイクロフ
ォン−１ラウドスピーカの、適応フィルタ制御系による
消音効果が極めて大きい場合には、ラウドスピーカを複
数設ける必要がなく、上述したような問題はない。しか
しながら、ラウドスピーカを複数設けたシステムにおい
ては、特に波長が長い低周波数領域で、他のラウドスピ
ーカからの制御音の影響が、その適応フィルタ制御系に
対して干渉し、制御動作を不安定化させる要因となる場
合がある。この場合、他のラウドスピーカからの影響を
除去するため、マイクロフォン位置での制御音を、制御
音調整信号と音響伝達関数とに基づいて推定し、推定し
た制御音成分をエラー信号より差し引いて除去し、残り
の成分が最小になるように適応フィルタ制御を行なうこ
とが考えられる。

【０５０８】図２５は、このような１マイクロフォン−
１ラウドスピーカの能動騒音制御システムを、自動車車
室内において２個並列に設けた場合の実施形態について
示している。図２５では、運転席側に１対、助手席側に
１対のシステムが設けられている。

【０５０９】通常の方式では、運転席側マイクロフォ
ン、助手席側マイクロフォン夫々の音圧は、両方のラウ
ドスピーカから出力される制御音の合成音場によって消
音制御されるが、この実施形態においては、運転席側マ
イクロフォンには、運転席側ラウドスピーカ、また、助
手席側マイクロフォン側には、助手席側ラウドスピーカ
のみがそれぞれ割り当てられて消音制御を行う構成とな
っている。すなわち、運転席側マイクロフォンと運転席
側ラウドスピーカとで１つの消音制御系を構成し、ま
た、助手席側マイクロフォンと助手席側ラウドスピーカ
とで１つの消音制御系を構成している。図示しないが各
制御系に対して適応フィルタを設けている。

【０５１０】そして、各ラウドスピーカに対応する適応
フィルタの更新を行なうために用いられるエラー信号
（音圧信号）は、反対側のラウドスピーカからの推定制
御音を除去した、残りの成分が入力される。こうするこ
とによって、ある制御系の制御動作は、他の制御系の制
御動作の影響を受けずに、いずれの制御系においても、
正確な制御動作を実現できる。

【０５１１】このときの、各ラウドスピーカへの制御音
信号の生成式および適応フィルタの更新式は、以下の式
で表される。

【０５１２】

【数７５】

【０５１３】

【数７６】

【０５１４】なお、各変数のサフィックスにおいて、
「Ｒ」は運転席側、「Ｌ」は助手席側を意味する。

【０５１５】また、ｅＲ、ｅＬ：運転席側および助手席
側マイクロフォンの音圧信号 ｙR、ｙL：運転席側および助手席側ラウドスピーカの制
御音信号 ｗR₀、ｗR₁：運転席側ラウドスピーカ用適応フィルタ係
数 ｗL₀、ｗL₁：助手席側ラウドスピーカ用適応フィルタ係
数 ｃRR₀、ｃRR₁：運転席側マイクロフォン−運転席側ラウ
ドスピーカ間の音響伝達関数の係数 ｃLL₀、ｃLL₁：助手席側マイクロフォン−助手席側ラウ
ドスピーカ間の音響伝達関数の係数 ｃRL₀、ｃRL₁：運転席側マイクロフォン−助手席側ラウ
ドスピーカ間の音響伝達関数の係数 ｃLR₀、ｃLR₁：助手席側マイクロフォン−運転席側ラウ
ドスピーカ間の音響伝達関数の係数、 ｄRL：助手席側ラウドスピーカからの制御音信号を運転
席側マイクロフォンで検出した音圧信号 ｄLR：運転席側ラウドスピーカからの制御音信号を助手
席側マイクロフォンで検出した音圧信号、（消音制御
は、１周期４パルス制御）である。

【０５１６】ところで、(c₀(f)、c₁(f))の値は、周波数
fに応じて連続的に変化する。これに対して、同定は、
現実には、飛び飛びに存在する周波数ポイントにおいて
しか行うことができない。そして、同定を行なっていな
い周波数でのフィルタ更新は、その周波数に最も近い、
同定を行なった周波数である同定周波数ポイントでの同
定値を、近似値として用いている。このため、周波数軸
上でｃ(c₀,c₁)の値が急激に変化した場合等は、同定を
行なって求めた音響伝達関数ｃ(c₀,c₁)と実際の音響伝
達関数ｃ(c₀,c₁)と誤差値が増大し、消音制御性能や安
定性(ロバスト性)に大きな影響を与える可能性がある。
そこで、この問題を解決する方法について、説明する。

【０５１７】以下の説明では、同定基準信号として余弦
波を採用する。これにより、音響伝達関数の係数（音響
伝達係数）の値の組を(c₀,c₁)とし、横軸をc₀の値を示
すc₀軸、縦軸をc₁の値を示すc₁軸とする座標系（c₀c₁座
標系）において、音響伝達係数の組(c₀,c₁)がc₀軸とな
す角度は、そのまま、音響伝達関数のある周波数におけ
る位相に対応する。即ち、ある周波数における同定の結
果、得られた音響伝達関数がｃ(c₀,c₁)であったとする
と、このときの、音響伝達関数の位相は、θ＝atan(c₁/
c₀)で規定されることになる。

【０５１８】一方、このｃ(c₀,c₁)を用いて、少し異な
る周波数において、適応フィルタ制御を実行しているも
のとする。ここで、この周波数での音響伝達関数の係数
の真の値が(c_T0,c_T1)であるたとすると、この係数に対
応する位相は、θ_T＝atan(c_T1／c_T0)であり、両者の位
相誤差(θ−θ_T)の大きさが、制御の安定性に影響を与
える。例えば、位相誤差(θ−θ_T)が１８０゜であれ
ば、理想の位相と完全に逆位相の関係になってしまい、
これを適応フィルタの更新処理に用いた場合、消音せ
ず、直ぐに発散してしまう。

【０５１９】ここで、θ_Tは、その時点で同定しない限
りわからない値であり、その時点で(θ−θ_T)の大きさ
を知ることはできない。

【０５２０】この位相誤差の安定性に関しては、発明者
等のこれまでの検討結果によって次の事実が得られた。

【０５２１】まず、前述したように、c₀を横軸、c₁を縦
軸にとった２次元座標系を考え、同定によって得られた
(c₀,c₁)を、座標系上にプロットする。図２７に示すよ
うに、ｃ(c₀,c₁)の同定値に対して、｜ｃ｜を半径とし
た円周上で、モデル値cｓ(cｓ₀,cｓ₁)を移動させること
を想定する。モデル値は、真値に対する誤差を有する、
仮想値である。

【０５２２】最初に、ｃ(c₀,c₁)が存在する象限と同一
の象限内、即ち、ｃ(c₀,c₁)とcｓ(cs₀,cs₁)において、
両係数の符号が同一であれば消音に至る。例えば、図２
７の黒丸で示すように、ｃ(c₀,c₁)の真値が第１象限に
存在する。このとき、モデル値cｓ(cｓ₀,cｓ₁)が、第１
象限内のいずれの位置に存在しても、制御系は安定であ
る。

【０５２３】一方、モデル値cｓ(cｓ₀,cｓ₁)と（c₀,c₁)
において、いずれの係数も逆符号となる場合合、即ち、
原点を挟んで反対象限(例えば第１象限に対しては第３
象限)に、モデル値と真値が存在する場合には、全く制
御不能となり、直ぐに増音発散に至る。また、モデル値
c_s(cｓ₀,cｓ₁)と（c₀,c₁)において、いずれか一方の係
数が逆符号、即ち、モデル値と真値とが、両どなりの象
限(例えば、第１象限に対しては第２、第４象限)に存在
する場合には、消音制御は行なわれるものの、制御音の
出力が振動し、ハンチング気味となる。そして、ｃ(c₀,
c₁)が存在する象限から、反対象限の方向にモデル値を
回転させるにつれ、ハンチングの度合いが大きくなり、
最後には、不安定状態から発散状態に至る。

【０５２４】以上の説明から、周波数に差による位相の
誤差が存在していたとしても、基本的に、真値と同一の
象限内にあることが保証できれば、制御の安定性が損わ
れることはない。従って、必要な情報は、その周波数に
おいて、ｃ(c₀,c₁)がどの象限に存在しているかのみで
あり、結局のところ、周波数を変化させたときの(c₀,
c₁)の示す軌跡が、c₀,c₁各座標軸をクロスする周波数で
ある「クロス周波数ポイント」のみ押えておけば、全て
の周波数での(c₀,c₁)の存在する象限が把握できる。

【０５２５】例えば、周波数ｆｋ_L、ｆｋ_H(ｆｋ_L<ｆｋ_H
とする)がクロス周波数ポイントで、その間にクロス周
波数ポイントが存在せず、ｆｋ_L：c₀軸上(c₀=0，c₁>
0)、ｆｋ_H：c₁軸上(c₀<0，c₁=0)である場合、周波数ｆ
ｋ_L〜ｆｋ_Hの間に、第２象限にあると判断される。

【０５２６】次に、以上に事実に基づき、ある制御周波
数領域において、同定を行なう周波数である周波数ポイ
ントの選択を最適化する方法について説明する。

【０５２７】まず、図２８は、ある車両の車室内の音響
伝達関数ｃ(c₀,c₁)の位相の周波数に対する変化の様子
を示している。図に示すように、制御周波数領域ｆＬ〜
ｆＨの間は、一定間隔で分割されて、同定を行なった周
波数ポイントが黒丸で示されている。

【０５２８】図２８に示されるように、一般に、音響伝
達関数ｃ(c₀,c₁)の位相は、低周波数から高周波数にな
るにしたがって遅れる。特に、音響伝達の持つ共振点
（共鳴周波数）を通過する際に、位相遅れが大きくな
る。従って、一般的には、低周波数側から周波数を上げ
ていくと、原点Ｏと座標(c₀,c₁)からなるベクトルの軌
跡は、主として反時計方向に回転する（これに対し、位
相が進み方向、即ち、時計方向に回転する場合には、反
共振点(ディップ)が存在する場合であるが、実際には、
それほど大きな進みは存在しない場合が多い）。

【０５２９】このような位相変化の大きさは、周波数領
域によって異なり、例えば、図中の領域Ａでは、位相変
化が大きく、領域Ａあるいは領域Ａの近くに存在するい
ずれの同定周波数における同定値を使用しても、ある周
波数での同定値を定める際には、位相誤差が大きくな
る。なお、ある周波数での同定値を定める際には、例え
ば、当該周波数の両側に存在する、２つの同定周波数に
おける同定値を使用して、比例計算等によって求める。
一方、領域Ｂでは、位相変化が緩慢であり、同定周波数
を設定する際に、周波数間隔を荒くしても同定の精度が
劣化しにくい。

【０５３０】このように、制御周波数領域をｆＬ〜ｆＨ
の間を、一定間隔に分割して同定周波数を定め、各同定
周波数で同定処理を行なう従来の方法では、図２８の黒
丸で示したように、音響伝達係数の位相変化を考慮した
ものでないため、同定の精度は良くなかった。

【０５３１】そこで、図２９には、制御周波数領域ｆＬ
〜ｆＨにおいて、同定を行なう周波数ポイントを変更し
ながら、同定を繰り返して、その間に存在するクロス周
波数ポイントを全て求め、これにより、同定を行なう周
波数ポイントを定める手順を示したフロ−チャートを示
している。

【０５３２】最初のステップ１００１では、各周波数で
の同定を行なう。同定は、低周波数側から高周波数側に
したっがって行なわれ、開始時には、同定（制御）周波
数のの下限値ｆＬが設定される。

【０５３３】次に、そのときの係数値(c₀(f)、c₁(f）)
の夫々の絶対値の大きさを調べる。ここで、(c₀(f)，c₁
(f))が制御周波数領域ｆＬ〜ｆＨの間で、通常とり得る
大きさに比べて、充分に小さな値δを設定する。

【０５３４】ステップ１００２では、│c₀(f)│＜δか
つ│c₁(f)│＜δであるか否かを判定し、│c₀(f)│＜δ
かつ│c₁(f)│＜δである場合、音響伝達系の零点（制
御音を出力できない点）として、制御対象外とする。こ
れ以外の場合には、ステップ１００３に進む。

【０５３５】ステップ１００３では、│c₀(f)│＜δま
たは│c₁(f)│＜δであるか否かを判定し、これが真で
あれば、その絶対値がδより小さな点を、クロス周波数
ポイントとする。│c₀(f)│＜δまたは│c₁(f)│＜δが
真でなければ、ステップ１００４に進む。

【０５３６】ステップ１００４では、c₀(f)，c₁(f)の符
号が判定される。クロス周波数ポイントに対応する係数
についても、「０」でない係数の符号が判定される。こ
れにより、c₀c₁座標系において、各同定値がいずれの象
限に存在するのかや、象限の境界線、即ち、座標軸上に
存在するのかが分かる。例えば、c₀＞０かつc₁＜０であ
れば、第４象限に存在することが分かり、また、c₀＝０
かつc₁＞０であれば、第１と第２象限の境界に存在す
る、クロス周波数ポイントであることが分かる。

【０５３７】次に、ステップ１００５では、このように
判定された、今回の(c₀(f)，c₁(f))の符号と、前回判定
された(c₀(f)，c₁(f))の符号がが異なっているか否かに
ついて調べる。もし、いずれかの係数の符号が変化して
いれば、両者の間に座標軸を横切る、クロス周波数ポイ
ントが存在すると判定する。１方の係数の符号変化であ
れば、１個、また、両方の係数の符号変化であれば、２
個のクロスポイント周波数があると判定される。この場
合、ステップ１００６にブランチし、前回と今回の周波
数の間の周波数で、同定が行なわれる。

【０５３８】ステップ１００６では、ステップ１００２
からステップ１００５までの処理と同様の処理を行な
い、符号を判定しながら同定を繰り返して、クロス周波
数ポイントが存在する周波数を検出する。そして、クロ
ス周波数ポイントの検出後に、ステップ１００７に進
む。ステップ１００７、１００８では、周波数を、予め
定めた増分Δｆだけ増加して、調べる周波数が同定（制
御）周波数の上限値ｆＨより小さければ、ステップ１０
０１に戻り、同様の処理を繰り返す。このようにして、
制御対象周波数内に存在するクロス周波数ポイントを総
て求める。

【０５３９】クロス周波数ポイント間の周波数は、同一
象限にあり、誤差が許容される範囲内にあるので、ステ
ップ１００９では、このクロスポイント周波数間に、た
またま存在する同定値のうち、１つを選択すれば充分で
ある。

【０５４０】以上で、同定処理を終了する。

【０５４１】結果として、図３０に示す、斜め線付き丸
印のように、同定ポイントが得られる。これは、制御周
波数領域中の総てのクロスポイント周波数を含んでいる
のと同時に、クロスポイント周波数間の周波数を代表す
る、１個の代表ポイントも含んでいる。このように代表
ポイントを選択することによって、制御系の安定性や、
不要なデータの収集阻止を実現している。

【０５４２】この代表ポイントは、次のように、各象限
の中心角度、即ち、θ＝４５゜、１３５゜、２２５゜、
３１５゜の４点の値に置き換えても良い。すなわち、代
表ポイントに対する周波数を、２つのクロスポイント周
波数の中間（必ずしも正確に中間である必要はない）に
存在する値とすればよい。

【０５４３】即ち、同定値（c₀，c₁）を、座標系に配置
した円の円周上の１点としたとき、その円の半径ｒは、
ｒ＝√（c₀ ²＋c₁ ²）である。ｒ＊＝ｒ／√２としたと
き、この円周上の４点は、以下のように、座標形式で表
せる。

【０５４４】 （c₀（４５゜），c₁（４５゜））＝ｒ＊・（１，１） （c₀（１３５゜），c₁（１３５゜））＝ｒ＊・（１，−
１） （c₀（２２５゜），c₁（２２５゜））＝ｒ＊・（−１，
−１） （c₀（３１５゜），c₁（３１５゜））＝ｒ＊・（１，−
１） 同様に、クロス周波数ポイントに対応する４点は、以下
のように表せる。

【０５４５】 （c₀（０゜），c₁（０゜））＝ｒ・（１，０） （c₀（９０゜），c₁（９０゜））＝ｒ・（０，１） （c₀（１８０゜），c₁（１８０゜））＝ｒ・（−１，
０） （c₀（２７０゜），c₁（２７０゜））＝ｒ・（０，−
１） これらのポイントの、座標系での配置の様子を図３８に
示す。ここで、座標軸に平行に表現した４つの点線は、
各軸と「±δ」離れて存在している。

【０５４６】各軸と対応する点線との間に存在するポイ
ントを、クロス周波数ポイントとして近似することを表
現している。このことは、図２９で説明した通りであ
る。

【０５４７】このような範囲外にある（c₀，c₁）の同定
値は、４点で近似される。

【０５４８】ここで、適応フィルタの更新について述べ
れば、エラー信号ｅに対して収束係数αとの積は、（α
c₀，αc₁）＝（ｇ₀，ｇ₁）となる。そして、各周波数で
の(c₀(ｆ)，c₁(ｆ))に対応するr（ｆ）、r＊（ｆ）を総
て求めておく。その上で、αc（ｆ）＝ｒ（ｆ）α、αc
＊（ｆ）＝ｒ＊（ｆ）αとおき、同定終了後の初期設定
段階で置き換えてしまえば、適応フィルタの更新式にお
いて、エラー信号ｅに掛け合わされるｇ＝（ｇ₀，ｇ₁）
は、次の８通りとなり、演算が極めて簡略化される。

【０５４９】 θ＝０゜：（ｇ₀，ｇ₁）＝αc・（１，０） θ＝４５゜：（ｇ₀，ｇ₁）＝αc＊・（１，１） θ＝９０゜：（ｇ₀，ｇ₁）＝αc・（０，１） θ＝１３５゜：（ｇ₀，ｇ₁）＝αc＊・（−１，１） θ＝１８０゜：（ｇ₀，ｇ₁）＝αc・（−１，０） θ＝２２５゜：（ｇ₀，ｇ₁）＝αc＊・（−１，−１） θ＝２７０゜：（ｇ₀，ｇ₁）＝αc・（０，−１） θ＝３１５゜：（ｇ₀，ｇ₁）＝αc＊・（１，−１） ここで、応答性を左右する制御ゲインの大きさは、制御
中に、αの値を調整することにより調節可能である。

【０５５０】この８通りの（ｇ₀，ｇ₁）の値は、図３０
で示した同定ポイントの値として用いられる。そして、
この値は、例えば、図２、４等で示した制御の際に選択
され使用される値であり、例えば、数３７に代入して用
いられる。特に、クロス周波数ポイントにあるときは、
いずれかが０になるので、式の簡易化がなされるのは容
易に分かる。

【０５５１】ここで、同定を行なって得られた結果の係
数値(c₀、c₁)のゲイン｜ｃ｜が、非常に小さい場合に
は、音響伝達系の反共振点（制御上の零点）になってい
ると考えられるため、制御不可能な周波数に該当してい
る。従って、このような周波数領域に存在する次数成分
に対しての消音制御を、中止するようにしておいてもよ
い。

【０５５２】次に、これまで述べてきた能動形騒音制御
システムを実際の車両に適用して、能動騒音制御を実現
するシステム構成について説明する。

【０５５３】図３１は、能動騒音制御システムを車両に
搭載した一形態を示している。図において、運転席シー
トと助手席シートが配置され、マイクロフォンは、運転
席および助手席のヘッドレスト部に装着されており、ま
た、ラウドスピーカは、各席の下に装着されている。し
たがって、２マイクロフォン−２ラウドスピーカシステ
ムを構成している。

【０５５４】ここで、２個のラウドスピーカのうちいず
れか一方には、適応フィルタ制御を実現するためのコン
トロールユニット（Ｃ／Ｕ）が内蔵されている。この例
では、助手席側のラウドスピーカにコントロールユニッ
トが内蔵されている。

【０５５５】図３２は、図３０を横(助手席)側からみた
様子を示す外観図である。図に示すように、Ｃ／Ｕは、
助手席側のラウドスピーカに内蔵されている。このＣ／
Ｕは、車両エンジンのエンジンコントロールユニットか
ら、信号線を介してタコパルス信号を入力し、さらに、
２個（運転席側および助手席側）のマイクロフォンから
の音圧信号を入力し、２個のラウドスピーカ（運転席側
および助手席側）へ信号を出力している。また、スピー
カアンプ等の駆動用やメモリバックアップ用の電源供給
を受けるための電源ライン、後述するリモートコントロ
ーラからの指令信号（リモート信号）が入力される。

【０５５６】そして、これら各種の信号線（ハーネス）
は束ねられ、助手席側のラウドスピーカの表面部に設け
られた信号線接続用のコネクタを使用して接続され、ラ
ウドスピーカ内部に設けられたＣ／Ｕの回路と、信号の
授受が可能なようになっている。

【０５５７】図３３に、スピーカの組立て状態を表す構
成図を示す。スピーカは、ケースに内蔵されるととも
に、該ケース内には、Ｃ／Ｕが配置される。ケースに設
けられたコネクタ用の開口（コネクタ部）とコネクタが
嵌合するように、組み立てられる。このように、Ｃ／Ｕ
をスピーカケースに内蔵することにより、小型のシステ
ムが実現できる。

【０５５８】図３４に、Ｃ／Ｕの構成の一形態を示して
いる。

【０５５９】Ｃ／Ｕは、制御動作を含め各種の動作を行
なうマイコン６００と、マイク信号入力回路と、スピー
カー駆動回路と、予め定めた状態になったときＬＥＤを
駆動するＬＥＤ駆動回路と、タコパルス信号をディップ
スイッチ等の切替スイッチ６７の設定により所定のパル
スに変換して、同期信号をマイコンに与えるパルス変換
器６６と、リモコン信号を受信しマイコン６００に与え
るリモコン回路と、バッテリーと接続され、電源ライン
を介して、マイコン６００に電源を供給する電源回路
と、を有して構成されている。

【０５６０】また、２つのマイクロフォンから信号を入
力するマイク端子、タコパルス信号やリモート信号を入
力するための端子、さらに電源用の端子が設けられてい
る。

【０５６１】２つのスピーカへ駆動信号を出力する端子
も設けられている。

【０５６２】また、マイク信号入力回路は、各マイク毎
の２系統の回路からなり、１系統の回路は、ローパスフ
ィルター（ＬＰＦ）と、電子ボリュームとを備えてい
る。スピーカー駆動回路も、各スピーカー毎の２系統の
回路からなり、１系統の回路は、ローパスフィルター
（ＬＰＦ）と、電子ボリュームと、増幅用のアンプを備
えている。なお、電子ボリュームは、入力信号の大きさ
を調整して出力する機能を有し、ＡＧＣ等の独立の回路
で構成しても良いし、マイコン６００からの指令信号に
したがって、入力信号を調整するように構成しても良
い。なお、マイコン６００は、デジタルアナログ変換を
行なうＤ／Ａやアナログデジタル変換を行なうＡ／Ｄ
を、備えている。また。ＲＯＭやＲＡＭについては、図
示していない。これらをマイコン６００に含んだ構成を
想定している。

【０５６３】次に、このＣ／Ｕの、特徴ある動作につい
て説明する。その他の動作については、前述までで説明
ずみであるので、再度の説明は省略する。

【０５６４】まず、パルス変換器が、エンジンコントロ
ールユニットから出力されるタコパルス信号を入力し同
期信号を生成するが、パルス変換器は、同期信号生成用
のプロセッサ６６を用いて実現し、マイコン６００と
は、別のプロセッサで構成して、制御速度の低下を防い
でいる。

【０５６５】車両のエンジンコントロールユニット、タ
コメータ等に使用されるタコパルス信号は、車種、エン
ジン等により異なっているため、これらの各々に応じて
パルス変換を行なう必要がある。

【０５６６】本実施形態では、プロセッサ６６内部に、
必要なパルス変換式全てを書き込んでり、切替スイッチ
６７によって、システムを搭載する車両の種類に応じ
て、前記パルス変換式を容易に切り替えて、設定でき
る。これにより、車両の種類にによって、エンジン１回
転あたりに発生するタコパルス信号のパルス数が異なる
場合でも、切替スイッチ６７の操作によって、適切なパ
ルス変換を行うことができる。そして、パルス変換され
た同期信号は、マイコンに入力され、マイコン内部にお
いて、消音制御用の基準信号を生成し、消音制御が行な
われる。本実施形態における、切替スイッチ６７は、例
えば、安価なディップスイッチで実現可能であり、ま
た、同期信号生成用のプロセッサ６６は、安価な４ビッ
トマイクロコンピュータチップを用いて実現可能であ
る。

【０５６７】また、適応フィルタ制御を行う上での、も
う一つの現実的な問題として、マイクロフォンからの
（アナログ）音圧信号の入力レベル、ラウドスピーカへ
の出力信号レベルの「マッチング」の問題が挙げられ
る。すなわち、車室内の騒音レベルは、エンジン回転数
によって大きな違いがあため、デジタル信号のビット数
が十分とれない場合において、アナログーデジタル間の
変換レベル(Ａ／Ｄ変換、Ｄ／Ａ変換)を、低回転域から
高回転域まで一定の値にしてしまうと、騒音レベルの低
い低回転域では、１ビットあたりの音圧分解能が足りな
い事態が発生するとともに、逆に、騒音レベルの大きい
高回転域では、ビット数がたりなくてオーバーレンジに
なってしまうという問題が生じる。

【０５６８】そこで、図３４に示すように、マイコン６
００がＡ／Ｄ変換を行なう前、および、Ｄ／Ａ変換を行
なった後に、可変ゲインアンプである電子ボリュームに
よって、信号レベルを調整し、エンジン回転数に応じ
て、ゲインを切り替える構成にしている。マイコン６０
０が電子ボリュームを駆動する構成にあっては、入力さ
れたタコパルス信号をもとに、エンジン回転数を演算
し、さらに、この演算結果に基づいて、電子ボリューム
を駆動する指令値を、電子ボリュームに与える構成にし
ておくことが考えられる。

【０５６９】また、Ｃ／Ｕには、通常の制御時の駆動用
に使用される駆動電源の他に、制御オフ時はもちろん、
イグニッションオフ時においても、常時、Ｃ／Ｕに電源
を供給する、いわゆるバックアップ電源を設けておくこ
とが好ましい。そして、イグニッションオフ時の制御停
止時には、次回の制御を行なうための、各種のデータを
記憶しておく。例えば、音響伝達係数、クロス周波数ポ
イント、代表周波数、フィルタ係数等の各種のデータを
不揮発性メモリ内に格納しておき、該メモリを常時通電
状態にしておき、データを保存しておくようにすればよ
い。

【０５７０】このような処理を行なうことにより、運転
時間が経過するにつれて、システムは車両の特性を学習
していくので、より高速かつ効果的な消音制御を行なう
ことが可能となる。その他の動作は、今までと同様であ
るので説明を省略するが、リモコンの操作によって、シ
ステムに各種の動作を行なわせるようにしておくと利便
性に富む。

【０５７１】さて、これまで説明した適応フィルタ制御
システムにおいては、次のような各種の機能を実現でき
る。

【０５７２】（１）能動騒音制御実行による消音制御。

【０５７３】（２）音響伝達関数ｃの同定。

【０５７４】（３）騒音推定機能、その推定に基づく制
御パラメータ（制御次数等）の書き換え機能。

【０５７５】（４）システムの異常状態（増音発散）の
監視と制御停止および、その停止状態の解除。

【０５７６】（１）、（２）の制御や処理は、ユーザの
選択により、実行、中止、即ち、オン、オフを選択可能
とすることができる。また、次にような、選択操作も可
能である。

【０５７７】（５）消音するマイクロフォンの選択（マ
イクロフォンを複数設けたシステムの場合）や（６）シ
ステムへの電源のオン、オフの選択である等である。

【０５７８】もちろん、上記の機能を、車両搭載以前の
段階での実験検討において、最適なパラメータを決めて
しまって実現させる等の手法を用いて、ユーザーには、
パラメータ設定の変更による機能内容の変更ができない
ものとしてしまっても構わないが、一方、ユーザーの好
みに応じて、自由にパラメータ変更を行ない、機能の内
容を変更できるようにシステム構成するのも好ましい。

【０５７９】これらの機能は、例えば、ユーザーがリモ
ートコントローラを操作して、自由各種の操作を行な
え、パラメータ変更等が行えるようしておけばよい、一
層好ましい。もちろん、Ｃ／Ｕに各種のパラメータを設
定可能なスイッチ、キーボード等を設けた構成にしても
良い。

【０５８０】図３５は、このような操作を行なうため
の、リモートコントローラの外観の一形態を図示した外
観図である。リモートコントローラから送られる指示
を、図３４に示すリモコン回路が受信し、マイコン６０
０に与える。マイコン６００は、受信した指示内容を参
照して、上記（１）（２）のオン、オフや、（３）〜
（６）の機能を実現する。このようなリモートコントロ
ーラによる通信は、赤外線等の用いて行なわれる汎用的
なものであり、ＡＶ機器等の家電分野を始めとして、広
く世の中で使用されている技術で十分に対応可能であ
る。

【０５８１】１００１等は、各機能に対応する処理を実
行させるためのボタンであり、１０１０は、ボタンを押
すことによって起動したモード名や各種のパラメータを
表示する表示部であり、例えば、液晶ディスプレイ等に
よって実現できる。

【０５８２】また、１０２０は、システムの電源をオ
ン、オフする電源ボタンである。

【０５８３】さて、エンジンイグニッションをオンにし
た後、アイドル状態で、Ｃ／Ｕに電源が供給されたもの
とする。この状態で、ユーザーが、リモートコントロー
ラの同定実行ボタン１００１を押した場合、指令信号が
出力され、Ｃ／Ｕのマイコン６００は、例えば、図１３
の実施形態で説明したように、予め定められた手順に従
い、同定音の放射を開始する。そして、総ての制御領域
において、同定値が定まった後、同定は、終了する。

【０５８４】次に、同定終了後、消音制御がオン状態に
されれば、制御を開始する。図１９等の実施形態で説明
したように、エンジン回転数に応じて、次数切り替え等
を行いながら、各回転数域での消音制御を続行する。仮
に、ユーザーが、リモートコントロール装置の制御オン
／オフボタン１００２を押し、制御をオフ状態にする指
示を与え場合、Ｃ／Ｕは、制御オフの指令信号に従い、
一時的に制御を停止する。ここで、制御オフの状態で
も、例えば、適応フィルタによる制御を行なうフィルタ
係数は、クリアされるが、同定値等のデータは、バック
アップされている。そして、再度、制御オン／オフボタ
ン１００２を押すことにより、制御オンの状態に復帰で
きる様にしておくのが好ましい。

【０５８５】制御を進めていく過程においても、適当で
ない制御パラメーターについては、修正されて修正値が
メモリに保存されていく。しかしながら、このパラメー
ター修正の速度が遅くて、不満である場合には、騒音推
定ボタン１００３をユーザーが押すことにより、一時的
に、制御オフまたは適応フィルタ更新の一時停止等を行
い、各回転数での次数騒音推定、およびその推定に基づ
く制御パラメータ（制御次数等）の書き換え等を行なう
ようすることができる。これにより、プロセッサを推定
演算に専念させることができ、制御と同時に推定演算行
うより、より高速に騒音の推定演算を完了させることが
できる。推定演算が完了した時点で、元の状態に復帰す
る。

【０５８６】さらに、マイクロフォンとラウドスピーカ
が複数個設けてある場合には、使用するマイクロフォン
を選択することもできる。例えば、図３１のように、運
転席および助手席に設置された２マイクロフォンー２ラ
ウドスピーカシステムでは、例えば、搭乗者が運転者の
みのときなどは、助手席側の消音は不要となり運転席側
のみ、消音制御が行なわれればよい。そこで、ユーザー
は、リモートコントローラのマイク選択ボタン１００４
スイッチを押すことにより、消音制御に用いるマイクロ
フォンを選択可能にしておく。例えば、初期状態で両座
席消音、１回ボタンを押すことによって運転席側のみ、
さらに１回押すことによって、元の状態に戻る、という
ように、マイクロフォンの切り替え動作が行われるよう
にしておくのが好ましい。この結果、選択されたマイク
ロフォン（運転席側）に対して、２個のラウドスピーカ
からの制御音が放射されるので、より効果的に、運転席
側の騒音抑制制御が行なわれることになる。

【０５８７】これらのボタンは組合せ等を用いてもっと
簡素化できるのはもちろんである。

【０５８８】ところで、適応フィルタ制御が正常に動作
せず、制御音が異常に増音、さらに発散して制御不能の
状態になってしまう場合がまれに存在する。これは、例
えば車室内温度が変更してしまい、以前に同定した音響
伝達関数の係数値が大幅に変わってしまった場合等の要
因が考えられる。

【０５８９】このような状況において、システムにより
異常状態が検知された場合には、フェールセーフ機能が
作用し、制御停止状態になるように、マイコン６００が
動作するようにしておけば良い。この発散による停止状
態は、例えば、ラウドスピーカからの警報音やＬＥＤの
点滅等によって、ユーザーに警告することになる。そし
て、そのリセット（発散停止解除）は、所定時間経過後
や一度エンジン停止（イグニッションオフ）した後に復
帰させる等の処理をマイコン６００が自動的に行なうこ
とも考えられるが、リモートコントローラの停止解除ボ
タン１００５を押すことにより、ユーザーの判断によっ
てリセットして、元の状態に復帰させることもできる。
異常増音の発生は、ハードウエアの故障を除き、多くの
場合、音響伝達関数ｃの誤差による場合が多いので、こ
の時点で、自動的に再同定させるようにするのも好まし
い。

【０５９０】以上のように、本発明によれば、操作性に
富み、比較的簡素な構成で効率的な消音制御を行なうシ
ステムを提供できる。

【０５９１】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、周期性マ
ルチスペクトル騒音の能動騒音制御を行う際、畳み込み
演算等を不要にし、能動形騒音制御システムの小型化や
低コスト化が図れる利点がある。

【０５９２】また、エンジン回転数領域に応じて制御す
る次数を切り替えて、より精度の良い制御動作を可能に
する。さらに、次数に同期した騒音成分の大小を推定し
て求め、設定した次数が適切でなかった場合には、制御
次数の「書替え」を行うことにより、各エンジン回転数
領域において、常に適切な制御を行うことを可能とし、
制御効果の一層の向上を図ることができる。

【０５９３】さらに、音響伝達関数を同定する周波数を
可変選択させることにより、広い周波数領域において安
定な制御が行なえる。

【０５９４】さらに、ラウドスピーカに制御回路を内蔵
させたことにより、車載の場合には装着が用意で、効果
的な消音ができ、かつ、低コストな能動形騒音制御シス
テムを実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】能動形騒音制御装置の構成図である。

【図２】装置の動作を説明するためのブロック図であ
る。

【図３】制御内容を示すフローチャートである。

【図４】装置の動作を説明するための他の実施形態のブ
ロック図である。

【図５】他の実施形態である装置の動作説明のブロック
図である。

【図６】他の実施形態である装置の動作説明のブロック
図である。

【図７】各次数に対する出力・更新タイミングの説明図
である。

【図８】能動消音制御の結果を示す説明図である。

【図９】他の実施形態による能動消音制御の結果を示す
説明図である。

【図１０】他の実施形態である装置の動作を説明するた
めのブロック図である。

【図１１】他の実施形態である装置の動作説明のブロッ
ク図である。

【図１２】他の実施形態での制御信号の説明図である。

【図１３】他の実施形態である装置の動作説明のブロッ
ク図である。

【図１４】他の実施形態である装置の動作説明のブロッ
ク図である。

【図１５】他の実施形態である装置の動作説明のブロッ
ク図である。

【図１６】次数の選択動作の説明を行なうためのブロッ
ク図である。

【図１７】同期加算を用いた次数推定の効果を示す説明
図である。

【図１８】回転次数の、選択／書替え処理を説明するフ
ローチャートである。

【図１９】次数推定の処理を説明するフローチャートで
ある。

【図２０】次数推定の処理を説明するフローチャートで
ある。

【図２１】次数推定の処理を説明するフローチャートで
ある。

【図２２】ある次数による制御を中止する処理を説明す
るフローチャートである。

【図２３】次数設定を行なうための、３次元領域の説明
図である。

【図２４】フィルタパワーにより初期設定次数を決定す
る処理を説明するフローチャートである。

【図２５】フィルタパワーの極大点を示す説明図であ
る。

【図２６】能動形騒音制御装置の車両搭載（前座席）の
様子を示す説明図である。

【図２７】音響伝達関数の誤差が制御系に与える影響に
ついての説明図である。

【図２８】音響伝達関数の位相変化と同定周波数の関係
を示す説明図である。

【図２９】同定の周波数を変更する処理を説明するフロ
ーチャートである。

【図３０】音響伝達関数の位相変化と修正後の同定周波
数の関係を示す説明図である。

【図３１】能動形騒音制御装置の車両搭載（前座席）の
様子を前側からみた外観図である。

【図３２】能動形騒音制御装置の車両搭載（前座席）の
様子を横側からみた外観図である。

【図３３】制御回路を内蔵したラウドスピーカの構成図
である。

【図３４】能動形騒音制御装置である制御回路の構成図
である。

【図３５】リモートコントロール装置の外観図である。

【図３６】従来の装置の構成図である。

【図３７】マルチスペクトル騒音の説明図である。

【図３８】クロスポイント周波数等の説明図である。

【符号の説明】

１…マイクロフォン、２…ラウドスピーカ、３…制御回
路、４…波形整形回路、５…基準信号発生器、６…適応
制御器、７…パワーアンプ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 仲野 秀一 茨城県ひたちなか市大字高場2520番地 株式会社日立製作所 自動車機器事業部 内 (72)発明者 佐々木 光秀 茨城県ひたちなか市大字高場2520番地 株式会社日立製作所 自動車機器事業部 内 (56)参考文献 特開 平６−138886（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G10K 11/178 B60R 11/02 F01N 1/00 G10K 15/00 H03H 21/00

Claims (16)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】所定位置に配置され、前記位置における音
   圧信号を検出する音圧検出手段と、周期性のある騒音
   （周期性騒音）を被制御音とし、これを打ち消す制御音
   を出力する制御音出力手段と、前記周期性騒音の周期に
   同期した基準信号を、少なくとも１以上生成する基準信
   号生成手段と、 前記所定位置における音圧信号が最小となるように、前
   記制御音出力手段から出力される制御音の調整を行う制
   御音調整信号を、前記基準信号、前記音圧検出手段で検
   出された音圧信号、および、フィルタ係数を用いて生成
   する適応フィルタ制御手段とを備え、前記 適応フィルタ制御手段は、前記基準信号生成手段が
   生成した基準信号に対して、基準信号の１／４ｍｓ周期
   （ｍｓは、自然数）ごとのタイミングで、フィルタ係数
   を切り換えながら、切り換えたフィルタ係数を用いて制
   御音調整信号を生成することを、基準信号ごとに行うこ
   とを特徴とする能動形騒音制御装置。
2. 【請求項２】請求項１において、前記適応フィルタ制御
   手段は、２つのフィルタ係数ｗ_０、ｗ_１を有し、検出点
   数が４(ms=1)であるとしたとき、前記各基準信号の１／
   ４周期（９０度）ごとのタイミングで、「−ｗ_１、
   ｗ_０、−ｗ_１、ｗ_０」の順に、繰返しフィルタ係数を切
   り換える手段と、 前記各基準信号の１／４周期ごとのタイミングで、「−
   ｇ_１、ｇ_０、ｇ_１、−ｇ_０」の順に繰返し変化する、収
   束係数と伝達関数との積である係数ｇ_０およびｇ_１と音
   圧信号(ｅ)との積ｒ_０、および、前記係数ｇと音圧信号
   （ｅ）との積ｒ_１とを求める手段と、 前記各基準信号の１／４周期ごとのタイミングで、
   「１、λ、１、λ」の順に、繰返し変化するリーキパラ
   メータとｗ_０の積（ｕ_０）、および、前記リーキパラメ
   ータとｗ_１との積（ｕ_１）とを求める手段と、 ｗ_０に、「ｕ_０+ｒ_０」、ｗ_１に、「ｕ_１+ｒ_１」を加え
   ていき、フィルタ係数ｗ_０、ｗ_１を更新する手段と、 を備えることを特徴とする能動形騒音制御装置。
3. 【請求項３】請求項１において、前記基準信号の周期が
   前記周期性騒音の周期のｎ倍（ｎは、自然数）、およ
   び、前記基準信号の周期が前記周期性騒音の周期の０.
   ５ｍ倍（ｍは、奇数）のうちの少なくとも一方であるこ
   とを特徴とする能動形騒音制御装置。
4. 【請求項４】請求項２において、さらに、伝達関数決定
   手段を備え、前記 伝達関数決定手段は、所定周波数を有する制御音を
   出力させるため制御音出力手段を駆動する手段と、前記
   制御音を入力信号とし、前記音圧検出手段によって検出
   される音圧を出力信号として、前記伝達関数を求める手
   段を備えることを特徴とする能動形騒音制御装置。
5. 【請求項５】請求項１において、前記基準信号生成手段
   は、生成される基準信号の高調波成分の周波数を基準信
   号の周波数とする、新たな基準信号を生成する手段を備
   えることを特徴とする能動形騒音制御装置。
6. 【請求項６】請求項１において、前記周期性騒音は、車
   載されたエンジンのエンジン騒音であることを特徴とす
   る能動形騒音制御装置。
7. 【請求項７】請求項1において、前記適応フィルタ制御
   手段は、前記基準信号生成手段が生成した基準信号の１
   周期（３６０度）において、４ｍｓ個の(ｍｓは、自然
   数)検出点を設定し、かつ、ｍｓ個(９０度)離れた２つ
   の検出点の組ごとに、前記制御音調整信号の生成および
   フィルタ係数の更新を行う、能動形騒音制御装置。
8. 【請求項８】請求項７において、前記適応フィルタ制御
   手段は、２つのフィルタ係数ｗ_０、ｗ_１を有し、n番目
   の検出点での前記基準信号をx(n)としたとき、 n番目の検出点での前記制御音調整信号ｙ(n)を、 y(n)=ｗ_０x(n)+ｗ_１x(n-ms) なる式に基づき生成し、かつ、２つのフィルタ係数
   ｗ_０、ｗ_１を、 ｗ_０(n+ms)=ｗ_０(n)+αe(n){c_０x(n)+c_１x(n-ms)}-βy
   (n)x(n) ｗ_１(n+ms)=ｗ_１(n)+αe(n){c_０x(n-ms)-c_１x(n-2ms)}-
   βy(n)x(n-ms) （但し、αは収束係数、βは発散抑制係数、ｃ_０、ｃ_１
   は、音響伝達係数）なる更新式に基づき、更新すること
   を特徴とする能動形騒音制御装置。
9. 【請求項９】請求項８において、前記n番目の検出点で
   の基準信号x(n)は、 x(n)=cos(2πn/ms)もしくはx(n)=−cos(2πn/ms)なる余
   弦波、 または、 x(n)=sin(2πn/ms)もしくはx(n)=−sin(2πn/ms)なる正
   弦波であること、を特徴とする能動形騒音制御装置。
10. 【請求項１０】請求項７において、前記適応フィルタ制
    御手段は、検出点数が４(ms=1)であるとしたとき、前記
    各基準信号の１／４周期（９０度）ごとのタイミング
    で、 「ｗ_０、ｗ_１、−ｗ_０、−ｗ_１」、「−ｗ_０、−ｗ_１、
    ｗ_０、ｗ_１」、「−ｗ_１、ｗ_０、ｗ_１、−ｗ_０」、およ
    び「ｗ_１、−ｗ_０、−ｗ_１、ｗ_０」のいずれかの順に、
    繰返しフィルタ係数を切り換える手段と、 前記各基準信号の１／４周期(９０度)ごとのタイミング
    で、 「ｇ_０、ｇ_１、−ｇ_０、−ｇ_１」、「−ｇ_０、−ｇ_１、
    ｇ_０、ｇ_１」、「−ｇ_１、ｇ_０、ｇ_１、−ｇ_０」、およ
    び「ｇ_１、−ｇ_０、−ｇ_１、ｇ_０」のいずれかの順に繰
    返し変化する、収束係数と伝達関数との積である係数ｇ
    _０と音圧信号（ｅ）との積ｒ_０、および、前記係数ｇ_１
    と音圧信号（ｅ）との積ｒ_１とを求める手段と、 前記各基準信号の１／４周期（９０度）ごとのタイミン
    グで、 ｗ_０に、「ｗ_０+ｒ_０」、ｗ_１に、「ｗ_１+ｒ_１」を加え
    ていき、フィルタ係数ｗ_０、ｗ_１を更新する手段と、を
    備えることを特徴とする能動形騒音制御装置。
11. 【請求項１１】請求項１０において、前記適応フィルタ
    制御手段は、検出点数が４(ms=1)であるとしたとき、 前記各基準信号の１／４周期（９０度）ごとのタイミン
    グで、「１、λ、１、λ」（但しλ≦１）の順に繰返し
    変化するリーキパラメータとｗ_０の積（ｕ_０）、およ
    び、「λ、１、λ、１」の順に繰返し変化するリーキパ
    ラメータとｗ_１との積（ｕ_１）を求めるかまたは、前記
    各基準信号の１／４周期（９０度）ごとのタイミング
    で、「λ、１、λ、１」（但しλ≦１）の順に繰返し変
    化するリーキパラメータとｗ_０の積（ｕ_０）、および、
    「１、λ、１、λ」の順に繰返し変化するリーキパラメ
    ータとｗ_１との積（ｕ_１）を求め、求めたｕ_０、ｕ_１と
    前記ｒ_０、ｒ_１とを用いて、ｗ_０に、「ｕ_０+ｒ_０」、
    ｗ_１に、「ｕ_１+ｒ_１」を加えていき、フィルタ係数ｗ
    _０、ｗ_１を更新する手段を備えることを特徴とする能動
    形騒音制御装置。
12. 【請求項１２】請求項１において、音圧検出手段、制御
    音出力手段、および、各制御音出力手段に対する制御音
    調整信号を生成する適応フィルタ制御手段を、夫々複数
    個備え、 特定の制御音出力手段が、特定の音圧検出手段によって
    検出される音圧信号のみを最小化するように、特定の適
    応フィルタ制御手段と対応づけられて構成され、 前記特定の適応フィルタ制御手段は、 自身に対応づけされていない制御音出力手段の出力であ
    る音圧成分の影響分を、予め求めておいた伝達関数と前
    記制御音調整信号とを用いて推定し、さらに、 自身に対応づけされた音圧検出手段が検出した音圧信号
    から、前記影響分を差し引いた音圧信号を、自身のフィ
    ルタ係数の更新処理に用いる機能を有する能動形騒音制
    御装置。
13. 【請求項１３】請求項４において、前記伝達関数決定手
    段は、 一方の音響伝達係数c_０の値を示すc_０軸、および、他方
    の音響伝達係数c_１の値を示すc_１軸で構成される座標系
    を想定したとき、 ２つの音響伝達係数c_０,c_１のいずれか一方が０になる
    周波数であるクロス周波数ポイントを求める手段を備え
    たことを特徴とする能動形騒音制御装置。
14. 【請求項１４】請求項１３において、前記伝達関数決定
    手段は、さらに、 ２つのクロス周波数ポイントの間に存在する周波数を代
    表周波数ポイントとし、前記クロス周波数ポイントおよ
    び前記代表周波数ポイントのいずれかの周波数での音響
    伝達係数を、音響伝達係数の同定値とする手段を備える
    ことを特徴とする能動形騒音制御装置。
15. 【請求項１５】請求項１３において、前記伝達関数決定
    手段は、 求めた音響伝達係数c_０,c_１のいずれもが、所定周波数
    範囲内で、予め定めた閾値より小さい値となる場合に
    は、前記所定周波数範囲での前記伝達関数を求める動作
    を行なわない手段を備えたことを特徴とする能動形騒音
    制御装置。
16. 【請求項１６】車両に搭載された能動形騒音制御システ
    ムであって、 車内に配置されたマイクロフォンを用いて音圧信号を検
    出する音圧検出手段と、周期性のあるエンジン騒音を被
    制御音とし、これを打ち消す制御音をラウドスピーカか
    ら出力する制御音出力手段と、タコパルス信号に基づい
    て、前記エンジン騒音の周期に同期した基準信号を、少
    なくとも１以上生成する基準信号生成手段と、 前記車内における音圧信号が最小となるように、前記制
    御音出力手段から出力される制御音の調整を行う制御音
    調整信号を、前記基準信号、前記音圧検出手段で検出さ
    れた音圧信号、および、フィルタ係数を用いて生成する
    適応フィルタ制御手段とを備え、 前記適応フィルタ制御手段は、前記基準信号生成手段が
    生成した基準信号に対して、基準信号の１／４ｍｓ周期
    （ｍｓは、自然数）ごとのタイミングで、フィルタ係数
    を切り換えながら、切り換えたフィルタ係数を用いて制
    御音調整信号を生成することを、基準信号ごとに行うこ
    と を特徴とする能動形騒音制御システム。