JP5712348B2 - 能動型騒音低減装置と、これを用いた能動型騒音低減システム、ならびに移動体装置、および能動型騒音低減方法 - Google Patents

Description

本技術分野は、車両などに搭載されて、エンジンこもり音などのような振動による騒音を能動的に制御する能動型騒音低減装置と、これを用いた能動型騒音低減システム、ならびに移動体装置、および能動型騒音低減方法に関する。

図６は、従来の能動型騒音低減システム２００の回路ブロック図である。能動型騒音低減システム２００は、適応ノッチフィルタを用いて、適応制御を行うことにより、騒音を低減する。そのために、能動型騒音低減システム２００は、基準信号生成部２０１と、適応フィルタ部２０２と、打ち消し音生成部２０３と、誤差信号検出部２０６と、フィルタ係数更新部２０７を含んでいる。

基準信号生成部２０１は、騒音源２０８から発生する騒音と相関を有する基準信号を出力する。適応フィルタ部２０２には、基準信号生成部２０１からの基準信号が入力される。打ち消し音生成部２０３は、適応フィルタ部２０２からの出力に基づき、打ち消し音２０４を出力する。

誤差信号検出部２０６は、誤差信号を出力する。なお、誤差信号は、打ち消し音２０４と、制御対象の騒音２０５との干渉によって生成されている。フィルタ係数更新部２０７は、誤差信号検出部２０６からの誤差信号の入力に基づき、フィルタ係数を算出する。そしてフィルタ係数更新部２０７は、算出されたフィルタ係数を適応フィルタ部２０２へ出力する。ここで、フィルタ係数更新部２０７は、誤差信号が最小となる適応フィルタ部２０２のフィルタ係数を算出する。

以上のように構成された能動型騒音低減システム２００は、適応フィルタ部２０２のフィルタ係数が、誤差信号を小さくする方向へと更新されるので、誤差信号が小さくなる。そして、能動型騒音低減システム２００は、これらの処理を所定の周期で繰り返すことにより、騒音を低減している。

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献としては、例えば、特許文献１が知られている。

特開２００４−３６１７２１号公報

本発明の能動型騒音低減装置は、第１入力端子、基準信号生成部、適応フィルタ部、出力端子、補正部、第２入力端子、フィルタ係数更新部と、検出部を含んでいる。

第１入力端子には、騒音と相関のある参照信号が入力される。基準信号生成部は、参照信号に基づいて、基準信号を出力している。適応フィルタ部は、基準信号が入力されて、打ち消し信号を出力している。打ち消し信号は、出力端子を介して出力される。

補正部には、基準信号が入力されている。そして、補正部は、模擬音響伝達特性データに基づいて、基準信号を補正して補正基準信号を生成している。なお、模擬音響伝達特性データは、打ち消し信号の信号伝達経路の音響伝達特性を模擬している。

第２入力端子には、打ち消し信号と騒音によって生じる残留音に基づいた誤差信号が入力されている。そして、フィルタ係数更新部は、誤差信号と補正基準信号に基づいて、適応フィルタ部のフィルタ係数を演算し、逐次更新している。

検出部は、フィルタ係数を検出し、検出したフィルタ係数に基づいて打ち消し信号の振幅を調整する制御信号を生成している。そして、以上の構成とすることにより、フィルタ係数の飽和を抑制できる。その結果、良好に騒音を低減することができる。

また、本発明の能動型騒音低減システムは、参照信号源、能動型騒音低減装置、打ち消し音源、誤差信号検出部と、振幅調整部を含んでいる。

参照信号源は、参照信号を生成する。能動型騒音低減装置は、参照信号に基づいて、打ち消し信号を出力している。打ち消し音源は、打ち消し信号に基づいて、打ち消し音を出力する。誤差信号検出部は、残留音に基づいて、誤差信号を出力する。振幅調整部は、打ち消し音源と適応フィルタ部の間に設けられている。制御信号は振幅調整部へ供給される。振幅調整部は、制御信号に基づいて、打ち消し信号の振幅を調整する。

さらに、本発明の能動型騒音低減方法は、基準信号を生成するステップ、打ち消し信号を生成するステップ、フィルタ係数を更新するステップ、フィルタ係数を検出するステップと、振幅を調整する信号を生成するステップを含んでいる。基準信号を生成するステップでは、騒音源から発生する騒音と相関を有する基準信号を生成する。打ち消し信号を生成するステップでは、生成された基準信号に基づいて、適応フィルタにより打ち消し信号を生成する。フィルタ係数を更新するステップでは、誤差信号に基づいて、適応フィルタのフィルタ係数を更新する。なお、誤差信号は、騒音と打ち消し信号が、干渉することによって生成されている。フィルタ係数を検出するステップでは、更新されたフィルタ係数を検出している。そして、振幅を調整する信号を生成するステップでは、フィルタ係数を検出するステップで検出されたフィルタ係数に応じて、打ち消し信号の振幅を調整する信号を生成する。

このようにして更新されたフィルタ係数を検出し、検出されたフィルタ係数に応じて、打ち消し信号の振幅を調整している。以上の構成とすることにより、フィルタ係数の飽和を抑制できる。その結果、良好に騒音を低減することができる。

図１は、本発明の実施の形態における能動型騒音低減システムを搭載した移動体装置の概念図である。 図２は、本発明の実施の形態における能動型騒音低減システムの回路ブロック図である。 図３は、本発明の実施の形態における他の例の能動型騒音低減システムの回路ブロック図である。 図４は、本発明の実施の形態におけるさらに他の例の能動型騒音低減システムの回路ブロック図である。 図５は本発明の実施の形態における能動型騒音低減の制御フローチャートである。 図６は従来の能動型騒音低減装置の回路ブロック図である。

近年、自動車等の装置の動作（走行）中に発生する騒音を車室内でキャンセルし、運転者や添乗者に聞こえる騒音を低減する能動型騒音低減装置が実用化されてきている。ところが、従来の能動型騒音低減システム２００では、制御対象の騒音２０５が大きい場合に、適応フィルタ部２０２のフィルタ係数が飽和する。そして適応フィルタ部２０２のフィルタ係数が飽和した場合、騒音低減の効果が低くなる。そこで本発明は、上記課題を解決し、良好な騒音低減の効果が得られる能動型騒音低減装置を提供することを目的としている。なお、フィルタ係数が飽和するとは、演算に使用するマイクロコンピュータのビットにより定まる上限値もしくは下限値が計算される場合を意味している。

以下、本発明の実施の形態における能動型騒音低減システム１１の構成について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施の形態における能動型騒音低減システムを用いた移動体装置の概念図である。図２は、本発明の実施の形態における能動型騒音低減システムの回路ブロック図である。

図１に示すように、移動体装置５０１には、装置本体部５０２、駆動部５０３、空間Ｓ１および、能動型騒音低減システム１１を含む。装置本体部５０２は、たとえば移動体装置５０１のシャーシや、ボディなどを含んでも良い。そして、装置本体部５０２内には、空間Ｓ１が設けられている。さらに、装置本体部５０２には、駆動部５０３および、能動型騒音低減システム１１が搭載されている。

移動体装置５０１は、たとえば自動車である。駆動部５０３は、騒音源１７やタイヤ５０４などを含んで構成されている。なお、移動体装置５０１は、自動車に限られない。移動体装置５０１は、たとえば航空機や船舶などでもかまわない。また、騒音源１７は、たとえばエンジンやモータなどの動力源である。そして、空間Ｓ１には、移動体装置５０１を運転する運転者、あるいは移動体装置５０１の搭乗者が搭乗する。なお、駆動部５０３は、空間Ｓ１とは別の空間内に設置することが好ましい。たとえば、駆動部５０３は、装置本体部５０２のボンネット内に形成された空間内などへ設置することができる。

図１、図２に示すように、能動型騒音低減システム１１は、能動型騒音低減装置１１１、参照信号源１２、打ち消し音生成部１３、誤差信号検出部１６を含んでいる。能動型騒音低減装置１１１は、信号処理回路内で構成することが好ましい。この場合、能動型騒音低減装置１１１は、周期がＴ（秒）の基準クロック毎に動作している。なお、以下では現時点をｎ番目の周期として記載している。

参照信号源１２は、参照信号を生成している。なお参照信号は、騒音源１７が発生する制御対象の騒音１５と相関を有している。騒音源１７がエンジンやモータである場合、騒音源１７が発生する騒音は、エンジンやモータの回転数と相関を有している。そこで、参照信号には、騒音源１７の回転数を制御する制御信号を用いることが好ましい。したがって、騒音源１７がエンジンである場合、参照信号には、エンジンパルス信号を用いることができる。この場合、参照信号源１２は、騒音源１７を制御するための制御回路を用いることができる。

なお、参照信号には、騒音源１７の回転数を制御する制御信号に限られない。たとえば、参照信号源１２には、騒音源１７の回転数を検知するセンサを用いることもできる。この場合、センサは、検知した騒音源１７の回転数を参照信号として出力する。

参照信号源１２の出力は、能動型騒音低減装置１１１へと供給されいている。能動型騒音低減装置１１１では、参照信号に基づいて、打消し信号ｚ（ｎ）を生成している。

打ち消し音生成部１３には、打消し信号ｚ（ｎ）が供給されている。打ち消し音生成部１３は、トランスデューサである。すなわち、打ち消し音生成部１３は、打消し信号ｚ（ｎ）を打ち消し音１４へと変換して、空間Ｓ１へと出力している。そのために、打ち消し音生成部１３は、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）、電力増幅器や、スピーカなどを含んで構成することが好ましい。

誤差信号検出部１６は、誤差信号ｅ（ｎ）を出力している。誤差信号ｅ（ｎ）は、打ち消し音１４と、騒音源１７が発する騒音１５との干渉音（合成音）に基づいて生成されている。そのために、誤差信号検出部１６は、ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）、電力増幅器、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）などを含んで構成することが好ましい。さらに、誤差信号検出部１６は、Ａ／Ｄ変換器を含んでもかまわない。

打ち消し音生成部１３から出力された打ち消し音１４と騒音源１７が発する騒音１５は、空中で干渉し合成される。このとき、打ち消し音１４と騒音１５との位相差が１８０度であり、かつ、その振幅が互いに同じである場合に、騒音１５は完全に消音される。しかし、打ち消し音１４と騒音１５との位相差が１８０度からずれを生じている、あるいは振幅が互いに等しくない場合、誤差信号検出部１６は、打ち消し音１４と騒音１５との干渉音に基づく誤差信号ｅ（ｎ）を出力する。

次に、図２を参照しながら、能動型騒音低減装置１１１の構成を説明する。能動型騒音低減装置１１１は、第１入力端子１１１Ａ、出力端子１１１Ｂ、第２入力端子１１１Ｃ、基準信号生成部１１２、適応フィルタ部１１３、補正部１１４、フィルタ係数更新部１１５、記憶部１１６、振幅調整部１１７と、検出部１１８を含んでいる。

基準信号生成部１１２、適応フィルタ部１１３、補正部１１４、フィルタ係数更新部１１５、振幅調整部１１７、検出部１１８は、信号処理装置内で構成できる。信号処理装置には、たとえばＤＳＰやマイコンなどを用いることができる。したがって、能動型騒音低減装置１１１を小型化できる。なお、基準信号生成部１１２、適応フィルタ部１１３、補正部１１４、フィルタ係数更新部１１５、振幅調整部１１７、検出部１１８は、すべて周期Ｔ（秒）で実行されている。

第１入力端子１１１Ａには、参照信号が入力されている。基準信号生成部１１２は、騒音源１７が発生する騒音１５と相関を有する基準信号を出力する。適応フィルタ部１１３は、基準信号生成部１１２から入力された基準信号に基づいて、打ち消し信号ｚ（ｎ）を出力している。そして、打ち消し信号ｚ（ｎ）は、振幅調整部１１７を経て出力端子１１１Ｂから出力されている。

記憶部１１６には、打ち消し信号の信号伝達経路の音響伝達特性を模擬した模擬音響伝達特性データが記憶されている。そして補正部１１４は、基準信号が入力されている。この構成により、補正部１１４は、模擬音響伝達特性データに基づいて基準信号を補正し、補正基準信号を生成している。なお、記憶部１１６と他の構成との信号のやり取りについては、図示していない。

第２入力端子１１１Ｃには、誤差信号ｅ（ｎ）が入力されている。フィルタ係数更新部１１５は、補正基準信号と誤差信号ｅ（ｎ）が入力される。そして、フィルタ係数更新部１１５では、補正基準信号と誤差信号ｅ（ｎ）に基づいて、適応フィルタ部１１３で用いるフィルタ係数を逐次更新している。この場合、フィルタ係数更新部１１５は、誤差信号ｅ（ｎ）が小さくなるようなフィルタ係数を算出し、適応フィルタ部１１３へ出力している。その結果、適応フィルタ部１１３は、現在のフィルタ係数を、フィルタ係数更新部１１５から入力された新たなフィルタ係数へと更新している。

検出部１１８は、フィルタ係数更新部１１５で算出したフィルタ係数を検出する。そして、検出部１１８は、検出したフィルタ係数に基づいて、打ち消し信号ｚ（ｎ）の振幅を調整する旨の制御信号を生成する。

振幅調整部１１７は、適応フィルタ部１１３と打ち消し音生成部１３との間に設けられている。そして、振幅調整部１１７には、検出部１１８が出力する制御信号が供給されている。この構成により、振幅調整部１１７は、検出部１１８から入力した制御信号に基づいて、打ち消し信号ｚ（ｎ）の振幅を変化させている。そして、その結果、打ち消し音１４の振幅が変化する。

なお、振幅調整部１１７、検出部１１８は、適応フィルタ部１１３と出力端子１１１Ｂの間に設けておくことが好ましい。この構成により、振幅調整部１１７は信号処理装置内で容易に構成できるので、能動型騒音低減装置１１１を小型化できる。さらに、振幅調整部１１７には、Ｄ／Ａ変換器を含んでもかまわない。この場合、アナログ信号へと変換された打ち消し信号ｚ（ｎ）が、適応フィルタ部１１３から出力される。

以上のような構成により、検出部１１８ではフィルタ係数が飽和しているか否かを検出できる。したがって、検出部１１８は、適応フィルタ部１１３のフィルタ係数が飽和していることを検出した場合に、フィルタ係数の飽和を解消するように打ち消し信号ｚ（ｎ）の振幅を調整できる。その結果、打ち消し音１４の振幅は、検出部１１８が出力する制御信号に基づいて調整できる。したがって、適応フィルタ部１１３のフィルタ係数の飽和が抑制されるので、良好に騒音を低減することができる。

次に、能動型騒音低減装置１１１について、さらに詳細に説明する。基準信号生成部１１２は、騒音源１７が発生する騒音１５と相関を有した基準信号を生成している。そのために、基準信号生成部１１２は、回転数検出器１１２Ａ、正弦波生成器１１２Ｂ、余弦波生成器１１２Ｃを含んでいる。基準信号生成部１１２は、さらに模擬音響伝達特性データ生成部１１２Ｄを含んでもかまわない。なお、基準信号生成部１１２が、模擬音響伝達特性データ生成部１１２Ｄを含む以外に、たとえば、補正部１１４が、模擬音響伝達特性データ生成部１１２Ｄを含む構成でもかまわない。

騒音１５の周波数は、騒音源１７の回転数に応じて変化する。すなわち、参照信号源１２が出力する参照信号は、騒音源１７の回転数に相関を有している。したがって、回転数検出器１１２Ａは、参照信号に基づいて騒音源１７の回転数を検出できる。その結果、回転数検出器１１２Ａは、検出した回転数に比例した制御周波数ｆ（ｎ）を出力できる。

たとえば、参照信号にエンジンパルス信号を用いた場合について説明する。エンジンパルス信号は、パルス列である。そして、それらのパルス列の周波数は、たとえば発動機である騒音源１７の回転数に比例している。したがって、回転数検出器１１２Ａは、パルス列を基に制御周波数ｆ（ｎ）を生成している。例えば、回転数検出器１１２Ａはエンジンパルス（パルス列）の立ち上がりエッジ毎に割り込みを発生させて、立ち上がりエッジ間の時間を測定する。そしてさらに、回転数検出器１１２Ａは、測定した立ち上がりエッジ間の時間をもとに制御周波数ｆ（ｎ）を出力する。

そして、基準信号生成部１１２は、正弦波生成器１１２Ｂと余弦波生成器１１２Ｃを含んでいる。正弦波生成器１１２Ｂと余弦波生成器１１２Ｃでは、制御周波数ｆ（ｎ）と記憶部１１６に記憶された正弦値データを用いて、基準信号を生成している。そして、正弦波生成器１１２Ｂと余弦波生成器１１２Ｃは、サンプリング周期ごとに、記憶部１１６より、制御周波数ｆ（ｎ）に基づいた所定のポイント間隔でデータを読み出す。その結果、基準信号生成部１１２は、制御周波数ｆ（ｎ）に応じて基準信号を生成できるので、基準信号は騒音源１７が発生する騒音と相関している。

そのために、記憶部１１６には、所定ビット離散化された正弦波データのテーブルが格納されている。このテーブルは、正弦波１周期をＮ等分したポイントと、それぞれのポイントにおける正弦値データとが対応している。

たとえば、記憶部１１６には、１Ｈｚに相当する正弦波をＮ等分した１周期分の離散化された正弦値データが格納されている。０ポイント目からＮ−１ポイント目までの正弦値をｂビットで離散化して格納した配列をｓ（ｍ）（０≦ｍ＜Ｎ）で表すとき、式（１）が成り立つ。ただし、ｉｎｔ（ｘ）はｘの整数部を表し、ｓｉｎ関数の角度の単位は（度）としている。

基準信号生成部１１２は、正弦波生成器１１２Ｂと余弦波生成器１１２Ｃを含んできる。そして、基準信号生成部１１２では、参照信号に基づいて、基準正弦波信号ｘ１（ｎ）と基準余弦波信号ｘ２（ｎ）を出力している。そのために、制御周波数ｆ（ｎ）は、正弦波生成器１１２Ｂと、余弦波生成器１１２Ｃへと供給されている。そして、正弦波生成器１１２Ｂは、制御周波数ｆ（ｎ）に基づいて、基準正弦波信号ｘ１（ｎ）を出力する。一方、余弦波生成器１１２Ｃは、制御周波数ｆ（ｎ）に基づいて、基準余弦波信号ｘ２（ｎ）を生成する。

その結果、正弦波生成器１１２Ｂからは、周波数がｆ（ｎ）の基準正弦波信号ｘ１（ｎ）が出力され、一方、余弦波生成器１１２Ｃからは、周波数がｆ（ｎ）の基準余弦波信号ｘ２（ｎ）が出力される。なお、基準正弦波信号ｘ１（ｎ）と、基準余弦波信号ｘ２（ｎ）の位相は、９０度異なっている。

たとえば、制御周波数ｆ（ｎ）がｍである場合、基準信号生成部１１２は、前回読み出したポイントからｍ個進んだポイントを、現在のポイントとして、そのポイントにおける正弦値データを読み出す。したがって、基準信号は、騒音源から発生する振動と相関している。

正弦波生成器１１２Ｂは、式（２）により現在の読み出しポイントを周期毎に移動させて算出する。つまり、正弦波生成器１１２Ｂは、記憶部１１６の前回の読み出しポイントｊ（ｎ−１）をメモリ上に記憶しており、この前回の読み出しポイントｊ（ｎ−１）と制御周波数ｆ（ｎ）に基づいて現在の読み出しポイントｊ（ｎ）を算出する。ただし、式（２）の右辺の計算結果がＮ以上となった場合は、計算結果からＮを減算した値をｊ（ｎ）に代入する。

また、正弦波生成器１１２Ｂは、制御周波数ｆ（ｎ）と同一周波数の基準正弦波信号ｘ１（ｎ）を生成する。なお、正弦波生成器１１２Ｂは、式（３）に示したような基準正弦波信号ｘ１（ｎ）を生成する。ただし、式（３）の右辺のｊ（ｎ）の計算結果がＮ以上となった場合は、計算結果からＮを減算した値ものをｊ（ｎ）に代入する。

余弦波生成器１１２Ｃは、正弦波生成器１１２Ｂと同様に制御周波数ｆ（ｎ）と同一周波数信号を発生する。なお、余弦波生成器１１２Ｃは、式（４）に示したような基準余弦波信号ｘ２（ｎ）を生成する。ただし、式（４）の右辺のｊ（ｎ）＋Ｎ／４の計算結果がＮ以上となった場合は、計算結果からＮを減算した値をｊ（ｎ）＋Ｎ／４に代入する。

適応フィルタ部１１３からフィルタ係数更新部１１５までの間の伝達特性によって、誤差信号ｅ（ｎ）は位相遅れやゲイン低下などが発生する。また、これらの位相遅れやゲイン低下は、打ち消し音１４の周波数によって異なっている。そのために、模擬音響伝達特性データ生成部１１２Ｄには、制御周波数ｆ（ｎ）が供給されている。そして、模擬音響伝達特性データ生成部１１２Ｄは、ｆ（ｎ）に対応した模擬音響伝達特性データを補正部１１４へ出力している。なお、模擬音響伝達特性データには、位相を補正するための特性換算値Ｐ（ｆ）と、ゲイン補正値Ｇａｉｎ（ｋ）を用いることが好ましい。すなわち、模擬音響伝達特性データは、打ち消し信号ｚ（ｎ）が出力されてから、誤差信号ｅ（ｎ）としてフィルタ係数更新部１１５へ到達するまでの間の伝達経路の音響伝達特性を模擬している。

特性換算値Ｐ（ｆ）と、ゲイン補正値Ｇａｉｎ（ｋ）は、制御周波数ｆ（ｎ）と対応して、記憶部１１６に記憶されている。なお、制御周波数ｆ（ｎ）は、正弦波生成器１１２Ｂあるいは余弦波生成器１１２Ｃでのポイント数の移動量へ換算して記憶してもよい。

たとえば、記憶部１１６には（表１）に示すように、ｋ（Ｈｚ）からｋ１００（Ｈｚ）までの制御周波数ｆ（ｎ）に対応して、位相補正値とゲイン補正値とが記憶されている。

そして、模擬音響伝達特性データ生成部１１２Ｄは、か記憶部１１６ら制御周波数ｆ（ｎ）と対応して記憶された位相補正値Ｐｈａｓｅ［ｋ］を読み込み、式（５）に示すように、特性換算値Ｐ［ｆ］を算出している。ここで、ｋ（Ｈｚ）のときの位相補正値をＰｈａｓｅ［ｋ］（度）とし、ゲイン補正値をＧａｉｎ［ｋ］（ｄＢ）としている。

適応フィルタ部１１３は、基準信号生成部１１２から出力された基準信号に基づいて、打ち消し信号ｚ（ｎ）を出力している。適応フィルタ部１１３は、基準信号に基づいて、適応フィルタを用いて打ち消し信号ｚ（ｎ）を生成する。なお、適応フィルタ部１１３には、１タップの適応フィルタを用いることができる。そして、適応フィルタ部１１３は、第１ディジタルフィルタ１１３Ａと、第２ディジタルフィルタ１１３Ｂを含んでいる。第１ディジタルフィルタ１１３Ａは、正弦波生成器１１２Ｂから出力された基準正弦波信号ｘ１（ｎ）に基づいて、第１の制御信号ｙ１（ｎ）を出力している。一方、第２ディジタルフィルタ１１３Ｂは、余弦波生成器１１２Ｃから出力された基準余弦波信号ｘ２（ｎ）に基づいて、第２の制御信号ｙ２（ｎ）を出力している。

第１ディジタルフィルタ１１３Ａは、第１のフィルタ係数Ｗ１（ｎ）を内部に保持している。一方、第２ディジタルフィルタ１１３Ｂは、第２のフィルタ係数Ｗ２（ｎ）を内部に保持している。そして、第１ディジタルフィルタ１１３Ａは、基準正弦波信号ｘ１（ｎ）に対して、第１のフィルタ係数Ｗ１（ｎ）によって重み付けを行い、第１の制御信号ｙ１（ｎ）を生成する。また、第２ディジタルフィルタ１１３Ｂは、基準余弦波信号ｘ２（ｎ）に対して、第２のフィルタ係数Ｗ２（ｎ）によって重み付けを行い、第２の制御信号ｙ２（ｎ）を生成する。そしてさらに、適応フィルタ部１１３では、第１の制御信号ｙ１（ｎ）と、第２の制御信号ｙ２（ｎ）とを加算することによって、打ち消し信号ｚ（ｎ）を生成している。

補正部１１４は、入力された模擬音響伝達特性データに基づいて、基準信号を補正することによって、補正信号を生成している。たとえば、補正部１１４は、制御周波数ｆ（ｎ）における模擬音響伝達特性データ生成部１１２Ｄの特性換算値Ｐ（ｆ）およびゲイン補正値Ｇａｉｎ（ｋ）を読み込む。そして、補正部１１４は、生成した補正信号をフィルタ係数更新部１１５へ出力している。

補正部１１４は、第１補正基準信号生成器１１４Ａと第２補正基準信号生成器１１４Ｂを含んでいることが好ましい。この場合、第１補正基準信号生成器１１４Ａには、基準正弦波信号ｘ１（ｎ）と、模擬音響伝達特性データが入力される。そして、第１補正基準信号生成器１１４Ａは、式（６）より、補正正弦波信号ｒ１（ｎ）を生成している。ただし、式（６）の右辺のｊ（ｎ）＋Ｐ（ｆ）の計算結果がＮ以上となった場合は、計算結果からＮを減算した値をｊ（ｎ）＋Ｐ（ｆ）に代入する。

一方、第２補正基準信号生成器１１４Ｂには、基準余弦波信号ｘ２（ｎ）と、模擬音響伝達特性データが入力される。そして、第２補正基準信号生成器１１４Ｂは、式（７）より、補正余弦波信号ｒ２（ｎ）を生成している。ただし、式（７）の右辺のｊ（ｎ）＋Ｎ／４＋Ｐ（ｆ）の計算結果がＮ以上となった場合は、計算結果からＮを減算した値をｊ（ｎ）＋Ｎ／４＋Ｐ（ｆ）に代入する。

フィルタ係数更新部１１５は、第１演算部１１５Ａと、第２演算部１１５Ｂを含んで構成することが好ましい。誤差信号ｅ（ｎ）は、第１演算部１１５Ａと第２演算部１１５Ｂへ供給される。さらに、第１演算部１１５Ａには、補正正弦波信号ｒ１（ｎ）が供給されている。一方、第２演算部１１５Ｂには、補正余弦波信号ｒ２（ｎ）が供給されている。

第１演算部１１５Ａは、補正正弦波信号ｒ１（ｎ）に基づいて、誤差信号ｅ（ｎ）が最小になるように、第１のフィルタ係数Ｗ１（ｎ）を演算している。そして、第１演算部１１５Ａは、第１のフィルタ係数Ｗ１（ｎ）を逐次更新している。一方、第２演算部１１５Ｂは、補正余弦波信号ｒ２（ｎ）に基づいて、誤差信号ｅ（ｎ）が最小になるように、第２のフィルタ係数Ｗ２（ｎ）を演算している。そして、第２演算部１１５Ｂは、第２のフィルタ係数Ｗ２（ｎ）を逐次更新している。なお、第１のフィルタ係数Ｗ１（ｎ）、第２のフィルタ係数Ｗ２（ｎ）は、たとえば−１から１までの範囲の値とすることが好ましい。

フィルタ係数更新部１１５が、第１のフィルタ係数Ｗ１（ｎ）と第２のフィルタ係数Ｗ２（ｎ）を更新することによって、騒音１５を低減する動作を説明する。

第１のフィルタ係数Ｗ１（ｎ）と第２のフィルタ係数Ｗ２（ｎ）の更新式をそれぞれ式（８）と式（９）に示す。

ここでμはスカラ量であり、サンプリングごとの適応フィルタの更新量を決定するステップサイズパラメータである。ｒ１（ｎ）は補正正弦波信号、ｒ２（ｎ）は補正余弦波信号、ｅ（ｎ）は誤差信号である。

次に第１のフィルタ係数Ｗ１（ｎ）と第２のフィルタ係数Ｗ２（ｎ）を用いた打ち消し音１４が騒音１５を低減する原理について説明する。

騒音１５をＢ（ｔ）とし、騒音１５の周波数がｆ（Ｈｚ）、振幅がＡｍｐ、位相がφ（ｒａｄ）のとき、Ｂ（ｔ）は式（１０）で表現できる。なお、ｔは時間を示す。

これと干渉させる理想的な打ち消し音１４をＡ（ｔ）とした場合、Ａ（ｔ）はＢ（ｔ）と同振幅かつ逆位相であればよい。したがって、Ａ（ｔ）は、式（１１）、式（１２）のように表せる。

式（１１）、式（１２）に示したように、第１のフィルタ係数Ｗ１（ｎ）と第２のフィルタ係数Ｗ２（ｎ）の大きさを変えれば打ち消し音１４の振幅が変わる。また、第１のフィルタ係数Ｗ１（ｎ）と第２のフィルタ係数Ｗ２（ｎ）の比を変えれば打ち消し音１４の位相を変えることができる。

そして、このようにしてフィルタ係数更新部１１５によって算出されたフィルタ係数は、適応フィルタ部１１３へ出力される。その結果、適応フィルタ部１１３のフィルタ係数は、フィルタ係数更新部１１５で算出されたフィルタ係数へと書き換えられる。以上の上記動作が繰り返されることにより、フィルタ係数は誤差信号ｅ（ｎ）が小さくなるように順次更新される。以上のような構成と、動作によって、能動型騒音低減システム１１は騒音１５を低減している。

ところが、誤差信号ｅ（ｎ）の値が非常に大きい場合、第１のフィルタ係数Ｗ１（ｎ）もしくは第２のフィルタ係数Ｗ２（ｎ）が大きくなる。したがって、第１のフィルタ係数Ｗ１（ｎ）もしくは第２のフィルタ係数Ｗ２（ｎ）が、飽和する場合が生じる。そして、このフィルタ係数が飽和した場合、打ち消し信号ｚ（ｎ）の振幅はそれ以上に大きくできないので、騒音低減効果が低くなる。

そこで、能動型騒音低減システム１１は、振幅調整部１１７と、検出部１１８とを有し、フィルタ係数の飽和による騒音低減効果の低下を抑制している。

振幅調整部１１７には、打ち消し信号ｚ（ｎ）と、検出部１１８から出力された制御信号が入力されている。そして、振幅調整部１１７は、制御信号に基づいて、打ち消し信号ｚ（ｎ）の振幅を調整して、出力端子１１１Ｂへ供給している。その結果、打ち消し音生成部１３から出力される打ち消し音１４の振幅が変化する。

振幅調整部１１７は、信号処理装置内で構成されている。したがって振幅調整部１１７は、たとえばディジタル可変抵抗器によって構成できる。この場合、振幅調整部１１７は、振幅係数Ｒ（ｎ）の値を内部に保持していることが好ましい。振幅調整部１１７は、式（１３）に示すように、振幅係数Ｒ（ｎ）の値に応じて、打ち消し信号ｚ（ｎ）の振幅を調整する構成とすることができる。したがって、振幅係数Ｒ（ｎ）の値を変化させることによって、アナログ変換された打ち消し信号ｚ（ｎ）の振幅が変化する。なお、Ａ（ｎ）は打ち消し音１４の大きさを示している。

検出部１１８は、第１ディジタルフィルタ１１３Ａの第１のフィルタ係数Ｗ１（ｎ）、および第２ディジタルフィルタ１１３Ｂの第２のフィルタ係数Ｗ２（ｎ）を検出している。そして検出部１１８は、検出したフィルタ係数に基づいて、振幅係数Ｒ（ｎ）の値を生成している。

なお、検出部１１８は、第１のフィルタ係数Ｗ１（ｎ）と第２のフィルタ係数Ｗ２（ｎ）をともに検出しているが、これに限られない。検出部１１８は、第１のフィルタ係数Ｗ１（ｎ）と第２のフィルタ係数Ｗ２（ｎ）のうちのいずれか一方のみを検知する構成としてもかまわない。さらに、検出部１１８は、適応フィルタ部１１３からフィルタ係数を検出しているが、これに限られない。たとえば、検出部１１８は、フィルタ係数更新部１１５からフィルタ係数を入手する構成としてもかまわない。

以上のように能動型騒音低減装置１１１は、検出部１１８を有することにより、第１ディジタルフィルタ１１３Ａの第１のフィルタ係数Ｗ１（ｎ）および第２ディジタルフィルタ１１３Ｂの第２のフィルタ係数Ｗ２（ｎ）を検知できる。さらに検出部１１８は、検知したフィルタ係数が飽和していると判定した場合に、振幅係数Ｒ（ｎ）の値を変更する。このように、振幅調整部１１７が、打ち消し音１４の振幅を調整することによって、第１のフィルタ係数Ｗ１（ｎ）や第２のフィルタ係数Ｗ２（ｎ）の飽和を抑制できる。したがって、良好な騒音低減効果を実現することができる。さらに実際に発生している騒音の周波数を的確に低減できる。また、実際に発生していない周波数の不快音放射を防止することができる。

次に、検出部１１８についてさらに詳しく説明する。検出部１１８は、更新されたフィルタ係数を検出し、この検出されたフィルタ係数に基づいた制御信号を振幅調整部１１７へ出力している。たとえば、検出部１１８は、フィルタ係数が飽和状態であるか否かを判定している。そして、検出部１１８は、この判定結果に基づいて振幅係数Ｒ（ｎ）の値を決定している。さらに、検出部１１８は、振幅係数Ｒ（ｎ）の値を振幅調整部１１７へ出力している。

なお、検出部１１８は、第１のフィルタ係数Ｗ１（ｎ）と第２のフィルタ係数Ｗ２（ｎ）のうちの少なくともいずれか一方が、飽和していると判断した場合に、フィルタ係数は飽和していると判定することが好ましい。そして、検出部１１８は、フィルタ係数が飽和状態であると判定した場合に、振幅係数Ｒ（ｎ）の値の値を変える。一方、検出部１１８は、フィルタ係数が非飽和状態であると判定した場合、振幅係数Ｒ（ｎ）の値を変えない。

検出部１１８は、フィルタ係数が飽和状態にあると判定した場合、打ち消し音１４が大きくなるように振幅係数Ｒ（ｎ）の値を変える。その結果、振幅調整部１１７の出力信号の振幅は大きくなる。そして、検出部１１８は、上記動作を行っても、フィルタ係数が依然として飽和状態にあると判定した場合、さらに振幅係数Ｒ（ｎ）の値を変える。この動作は、フィルタ係数の飽和状態が解消され、非飽和状態となったと判定されるまで繰り返される。なお、検出部１１８は、フィルタ係数の飽和状態が解消されたと判定された場合、振幅係数Ｒ（ｎ）の値を維持する。

以上のような動作により、検出部１１８はフィルタ係数が飽和状態であると判定した場合、振幅係数Ｒ（ｎ）の値を変更し、打ち消し音１４の振幅を大きくしている。この構成により、打ち消し音１４の振幅と騒音１５との間の振幅差が小さくできるので、誤差信号ｅ（ｎ）は小さくなる。その結果、フィルタ係数更新部１１５において算出されるフィルタ係数が小さくなり、飽和状態が解消される。したがって、良好な騒音低減効果が得られる。

検出部１１８は、１回に一定値を増減させて、振幅係数Ｒ（ｎ）の値を変化させる。たとえば、振幅係数Ｒ（ｎ）の値を１ステップずつ変化させることが好ましい。この構成により、振幅調整部１１７は、打ち消し音１４の振幅を緻密に制御することができる。したがって、騒音１５を効果的に低減できる。

なお、振幅係数Ｒ（ｎ）の値の増減幅は、２ステップ以上としても良い。この場合、打ち消し音１４の振幅の変化を大きくできる。したがって、騒音１５の振幅の急激な変化に対して、打ち消し音１４の振幅を素早く追従させることができる。従って、素早く騒音１５を低減させることができる。

あるいは、振幅係数Ｒ（ｎ）の値の増減幅を変動させても良い。例えば、騒音１５が急激に変化した場合、誤差信号ｅ（ｎ）やフィルタ係数は急激に変化する。そこで、誤差信号ｅ（ｎ）やフィルタ係数の変化量に応じて振幅係数Ｒ（ｎ）の値の増減幅を規定してもかまわない。つまり、誤差信号ｅ（ｎ）やフィルタ係数の変化量が大きいほど、振幅係数Ｒ（ｎ）の値の増減幅を大きくする。この構成により、騒音１５をさらに効果的に低減することができる。

この場合、記憶部１１６が、前回の誤差信号ｅ（ｎ−１）あるいは前回のフィルタ係数を記憶する。そして、検出部１１８が誤差信号ｅ（ｎ）の増減幅に応じて、振幅係数Ｒ（ｎ）の値の増減幅を規定する場合、検出部１１８は前回の誤差信号ｅ（ｎ−１）と現在の誤差信号ｅ（ｎ）とを比較する。一方、検出部１１８が前回からのフィルタ係数の増減幅に応じて、振幅係数Ｒ（ｎ）の値の増減幅を規定する場合、検出部１１８は前回のフィルタ係数と現在のフィルタ係数とを比較する。なお、前回の誤差信号ｅ（ｎ−１）あるいは、前回のフィルタ係数は、記憶部１１６に保持されている。

検出部１１８は、フィルタ係数の絶対値によって、フィルタ係数の飽和を判定することが好ましい。この場合、フィルタ係数の値が１に近い状態では、上側に飽和し、フィルタ係数の値が０に近い状態では下側に飽和する。

フィルタ係数の値が１に近い場合に、検出部１１８がフィルタ係数を飽和していると判断する動作について説明する。検出部１１８は、検出したフィルタ係数の絶対値と上側閾値とを比較している。そして、フィルタ係数の絶対値が上側閾値を越えた場合に飽和していると判定している。そのために、たとえば記憶部１１６が、上側閾値を記憶することが好ましい。なお、検出部１１８が、フィルタ係数の絶対値によって判定する場合、上側閾値は１より小さく、かつ１に近い値に設定されている。たとえば、上側閾値は０．９以上１未満の値に設定できる。

なお、検出部１１８は、第１のフィルタ係数Ｗ１（ｎ）と第２のフィルタ係数Ｗ２（ｎ）のうちいずれか一方のフィルタ係数のみによって、飽和の有無を判定することが好ましい。この構成により、検出部１１８は、フィルタ係数の飽和・不飽和を素早く判定することができる。その結果、能動型騒音低減装置１１１はフィルタ係数の発散を抑制できる。また、記憶部１１６内のＲＡＭの記憶容量を節約することができるので、小さなＲＡＭを使用できる。

なお、上側閾値は１つに限られない。たとえば、上側閾値は２つ以上設けても構わない。そして、この場合、複数の閾値で定められた範囲に対応して、それぞれ振幅係数Ｒ（ｎ）の値を設定する。その結果、素早く振幅係数Ｒ（ｎ）を最適な値へと変化させることができる。したがって、検出部１１８は、素早く騒音１５を低減することができる。

また、検出部１１８は、あらかじめ定められた時間の間（あるいは規定の個数）、フィルタ係数を監視し、これら複数個のフィルタ係数に基づいて飽和状態か否かを判定する構成としてもかまわない。この場合も、上側閾値を越えた場合に飽和していると判定する。検出部１１８は、この監視結果に基づいて、振幅係数Ｒ（ｎ）の値を変化させる。なお、記憶部１１６は、規定の時間の間（あるいは規定の個数）の過去のフィルタ係数を記憶している。

例えば、検出部１１８は、あらかじめ定められた時間の間（あるいは規定の個数）、フィルタ係数を監視し、それらの中で最大のフィルタ係数が上側閾値を超えている場合に、フィルタ係数が飽和したと判定しても良い。

あるいは、検出部１１８は、フィルタ係数が２回連続して飽和範囲内であると判定した場合に、フィルタ係数が飽和したと判定しても良い。つまり、最新のフィルタ係数が飽和状態であるが、前回のフィルタ係数が非飽和状態であった場合、検出部１１８は振幅係数Ｒ（ｎ）の値を変更しない。しかし、前回と最新のフィルタ係数が共に飽和状態であると判断した場合に、検出部１１８はフィルタ係数が飽和状態であると判定し、振幅係数Ｒ（ｎ）の値を大きくする。フィルタ係数が２回連続して飽和範囲内である場合に、フィルタ係数が飽和したと判定しする以外に、フィルタ係数が３回以上連続して飽和範囲内である場合に、フィルタ係数が飽和したと判定しても良い。

さらに、検出部１１８は、２個のフィルタ係数がともに上側閾値を超えており、かつ最新のフィルタ係数が前回のフィルタ係数に対して、さらに飽和する値向に近づいていると判定した場合に、フィルタ係数が飽和したと判定してもよい。つまり、検出部１１８は、最新のフィルタ係数が１未満で、かつ前回のフィルタ係数に比べて大きいと判定した場合に飽和と判定している。すなわち、検出部１１８は、前回と最新のフィルタ係数が共に飽和範囲内であり、かつ最新のフィルタ係数が前回のフィルタ係数より増加していることを検知した場合に、フィルタ係数が飽和状態であると判定している。そして、検出部１１８は、振幅調整部１１７の振幅が大きくなるように振幅係数Ｒ（ｎ）の値を変化させている。

なお、最新のフィルタ係数が上側閾値を超えているが、前回のフィルタ係数は上側閾値を超えていない場合、検出部１１８は振幅係数Ｒ（ｎ）の値を変更しない。さらに、前回と最新のフィルタ係数が共に上側閾値を超えていたとしても、最新のフィルタ係数が前回のフィルタ係数と同じか、もしくは飽和が解消される（フィルタ係数の値が小さくなる）ように変化している場合には、非飽和状態であると判定し、検出部１１８は振幅係数Ｒ（ｎ）の値を変更しない。

以上のような構成により、検出部１１８は複数個のフィルタ係数の変化によってフィルタ係数が飽和しているか否かを判断する。そのため、フィルタ係数が上側閾値の近傍で変動しているような場合でも、検出部１１８は安定して振幅係数Ｒ（ｎ）の値を切り替えることができる。

さらに検出部１１８は、振幅係数Ｒ（ｎ）の値を変化させた場合に、フィルタ係数が飽和するか否かを推定する構成としてもかまわない。この場合、検出部１１８は、振幅係数Ｒ（ｎ）の値を変化させてもフィルタ係数が飽和しないと推定した場合に、振幅係数Ｒ（ｎ）の値を変化させている。

次に、フィルタ係数の値が０に近い場合に、検出部１１８がフィルタ係数を飽和していると判断する動作について説明する。この場合、検出部１１８は、過去の複数個の検出したフィルタ係数に基づいて、フィルタ係数が飽和しているか否かを判定している。そのために、検出部１１８は、あらかじめ定めた時間の間、フィルタ係数を観察している。そして、検出部１１８は、フィルタ係数の値が０に近い側で飽和していると判定した場合、フィルタ係数は低下し、振幅係数Ｒ（ｎ）の値を変化させてもフィルタ係数が飽和しないと推定できる。この場合に、検出部１１８は、振幅調整部１１７の振幅が小さくなるように振幅係数Ｒ（ｎ）の値を変化させている。

以上の構成により、フィルタ係数のダイナミックレンジは大きくなるので、誤差信号ｅ（ｎ）が小さい場合でも、さらに騒音を精度よく低減することができる。

なお、検出部１１８が、フィルタ係数を観察する時間（個数）は、フィルタ係数が低下したと判定できる時間（あるいは個数）よりも大きくすることが必要である。そして、検出部１１８は、過去の複数個の検出したフィルタ係数が、０近傍の飽和領域内で安定して推移していると判定した場合に、飽和状態であると判断することが好ましい。検出部１１８は、たとえば、現時点から過去へ向かって連続して複数個以上のフィルタ係数が、飽和領域内であると判定した場合に、飽和していると判定できる。そのため、検出部１１８は、検出したフィルタ係数と下側閾値とを比較している。なお、下側閾値の絶対値は、０に近い値である。たとえば、下側閾値は、０以上、０．１以下の値に設定できる。なお、下側閾値は、記憶部１１６内に格納しておくことが好ましい。

また、検出部１１８は、現時点および過去のフィルタ係数を用いて、次回のフィルタ係数が飽和するか否かを推定してもかまわない。この場合、検出部１１８は、振幅係数Ｒ（ｎ）の値を変化させてもフィルタ係数が飽和しないか否かを推定している。

なお下側閾値は、１つとしたが、これに限られない。下側閾値は、２つ以上設けてもかまわない。この場合、それらの下限閾値で定められた範囲に対応して、振幅係数Ｒ（ｎ）の値を設定する。その結果、振幅係数Ｒ（ｎ）の値を素早く最適な値へと変化させることができる。したがって、騒音１５を素早く低減することができる。

図３は、本発明の実施の形態における他の例の能動型騒音低減システム２１の回路ブロック図である。本例の能動型騒音低減システム２１は、能動型騒音低減システム１１の能動型騒音低減装置１１１に代えて、能動型騒音低減装置１２１を含んでいる。能動型騒音低減装置１２１は，能動型騒音低減装置１１１に比べて、振幅調整部１１７を含まない点が異なっている。すなわち、適応フィルタ部１１３の出力は、直接に出力端子１１１Ｂへ供給されている。そして、振幅調整部１２７が、出力端子１１１Ｂと、打ち消し音生成部１３の間に設けられている。したがって、打ち消し信号ｚ（ｎ）は、振幅調整部１２７を介して打ち消し音生成部１３へ供給されている。なお、振幅調整部１２７は、出力端子１１１Ｂと、打ち消し音生成部１３の間に設ける構成に限られない。たとえば、振幅調整部１２７は、打ち消し音生成部１３内に含まれていてもかまわない。

振幅調整部１２７は、振幅制御端子を有している。振幅調整部１２７は、振幅制御端子へ供給される制御信号に応じて、振幅調整部１２７から出力される打ち消し信号ｚ（ｎ）の振幅を調整している。そこで、能動型騒音低減装置１２１には、制御信号端子１２１Ｄを設けている。そして、検出部１１８は、制御信号端子１２１Ｄを介して、制御信号を振幅調整部１２７の振幅制御端子へ供給している。このような構成とすることにより、検出部１１８が検出したフィルタ係数に応じて、打ち消し音１４の振幅が調整されている。

この場合、振幅調整部１２７へ入力される打ち消し信号ｚ（ｎ）は、アナログ信号へ変換しておくことが好ましい。このような構成により、打ち消し信号ｚ（ｎ）の振幅は、マイクロコンピュータのビット数などによる分解能の影響を受けにくくできる。したがって、非常に精緻な振幅制御を行うことができる。

あるいは、振幅調整部１２７には、ディジタル可変抵抗器を用いてもかまわない。この場合、能動型騒音低減装置１２１が出力するディジタル制御信号により、容易に振幅の制御が可能となる。なお、振幅調整部１２７は、ディジタル可変抵抗器に限らない。たとえば、アナログ式の可変抵抗器や、抵抗とスイッチなどを多段に組み合わせた回路や、可変利得増幅器などでも良い。このような回路を用いた場合、振幅調整部１２７においての打ち消し信号ｚ（ｎ）の位相の遅れは非常に小さくできる。したがって、振幅調整部１２７の振幅に応じた位相の調整は不要となる。

図４は、本発明の実施の形態におけるさらに他の例の能動型騒音低減システム３１の回路ブロック図である。能動型騒音低減システム３１では、能動型騒音低減システム１１における能動型騒音低減装置１１１に代えて、能動型騒音低減装置１３１を含んでいる。能動型騒音低減装置１３１は、検出部１１８と、フィルタ係数更新部１１５（第１演算部１１５Ａと第２演算部１１５Ｂ）に代えて、検出部１３８と、フィルタ係数更新部１３５（第１演算部１３５Ａと第２演算部１３５Ｂ）を含んでいる。

検出部１３８は、検出部１１８の動作に加えて、振幅調整部１１７の振幅係数Ｒ（ｎ）の値を変化させる場合に、振幅係数Ｒ（ｎ）の値に応じて、ステップサイズパラメータμ（ｎ）を変化させている。そして、検出部１３８は、変更したステップサイズパラメータμ（ｎ）をフィルタ係数更新部１３５へと出力する。さらに、検出部１３８は、振幅調整部１１７の振幅係数Ｒ（ｎ）の値を変化させる場合に、振幅係数Ｒ（ｎ）の値に応じて、模擬音響伝達特性データの補正値を生成している。すなわち、検出部１３８は、たとえば、振幅係数Ｒ（ｎ）の値に対応したゲイン補正値Ｇａｉｎ（ｋ）の補正値を生成する。

第１演算部１３５Ａと第２演算部１３５Ｂは、第１演算部１１５Ａや第２演算部１１５Ｂの動作に加えて、検出部１３８からステップサイズパラメータμ（ｎ）を入力している。そして、第１演算部１３５Ａと第２演算部１３５Ｂは、入力したステップサイズパラメータμ（ｎ）を用いて、フィルタ係数を算出している。その結果、フィルタ係数は、検出部１３８で変更されたμ（ｎ）に応じた値へと更新される。

この場合、第１のフィルタ係数Ｗ１（ｎ）と第２のフィルタ係数Ｗ２（ｎ）の更新式はそれぞれ式（１４）と式（１５）となる。ここでｒ１（ｎ）は補正正弦波信号、ｒ２（ｎ）は補正余弦波信号、ｅ（ｎ）は誤差信号である。

検出部１３８は、第１のフィルタ係数Ｗ１（ｎ）もしくは第２のフィルタ係数Ｗ２（ｎ）が上側に飽和していることを検出した場合、振幅係数Ｒ（ｎ）の値を大きくする。その結果、装置全体のゲインを大きくすることができ、更新速度を速め、応答性が良くなる。しかし、更新速度が速くなりすぎると第１のフィルタ係数Ｗ１（ｎ）と第２のフィルタ係数Ｗ２（ｎ）が収束できず発散する可能性がある。そこで、検出部１３８は、ステップサイズパラメータμ（ｎ）を変更し、更新速度を遅くするように調整する。その結果、第１のフィルタ係数Ｗ１（ｎ）もしくは第２のフィルタ係数Ｗ２の発散を抑制できる。したがって、良好に騒音１５を低減できるとともに、能動型騒音低減装置１３１を安定して動作させることができる。なお、図４に示す能動型騒音低減装置１３１は、振幅調整部１１７を含んでいるが、図３に示す能動型騒音低減装置１２１のように、振幅調整部１２７を能動型騒音低減装置１３１の外に配置しても良い。

また、模擬音響伝達特性データ生成部１１２Ｄは、検出部１３８が生成した補正値に基づいて、模擬音響伝達特性データを補正し、補正部１１４へ出力する。その結果、補正部１１４は、振幅係数Ｒ（ｎ）の値に応じて補正された補正基準信号を出力する。したがって、フィルタ係数更新部１３５は、補正された補正基準信号に基づいて、フィルタ係数を更新する。

以上の構成により、模擬音響伝達特性データ生成部１１２Ｄのゲイン補正値Ｇａｉｎ（ｋ）を補正することによって、第１フィルタ係数Ｗ１（ｎ）および第２フィルタ係数Ｗ２（ｎ）を更新する速度を調整できる。したがって、ステップサイズパラメータμ（ｎ）で更新速度の調整が困難な場合でも、良好に更新速度を調整できる。

なお、検出部１３８が、振幅係数Ｒ（ｎ）の値に応じて、模擬音響伝達特性データを補正する構成としているが、これに限られない。たとえば、模擬音響伝達特性データ生成部１１２Ｄあるいは補正部１１４が、振幅係数Ｒ（ｎ）の値に応じて、模擬音響伝達特性データを補正してもかまわない。この場合、検出部１３８は、模擬音響伝達特性データ生成部１１２Ｄあるいは補正部１１４へ振幅係数Ｒ（ｎ）の値を供給している。

また、検出部１３８が、ステップサイズパラメータμ（ｎ）の変更および模擬音響伝達特性データ生成部１１２Ｄのゲイン補正値Ｇａｉｎ（ｋ）の補正のいずれか一方のみを出力しても良い。あるいは、ステップサイズパラメータμ（ｎ）の変更および模擬音響伝達特性データ生成部１１２Ｄのゲイン補正値Ｇａｉｎ（ｋ）の補正値のいずれか一方を選択して出力しても良い。これらの構成も、良好に更新速度を調整することができる。

基準信号生成部１１２、適応フィルタ部１１３、補正部１１４、フィルタ係数更新部１１５や、記憶部１１６、さらには振幅調整部１１７、第１演算部１３５Ａと第２演算部１３５Ｂや、検出部１３８などの処理ブロックを、信号処理装置内で構成した場合、これらの処理部は、ソフトウェアで構成することが好ましい。また、振幅調整部１２７もソフトウェアで構成してもかまわない。この場合、これらの処理部を構成するために、多くの電子部品などを実装することが、不要となる。その結果、能動型騒音低減装置１１１、能動型騒音低減装置１２１、能動型騒音低減装置１３１、あるいは能動型騒音低減システム１１、能動型騒音低減システム２１、能動型騒音低減システム３１を小型化できる。また、能動型騒音低減装置１１１、能動型騒音低減装置１２１、能動型騒音低減装置１３１、あるいは能動型騒音低減システム１１、能動型騒音低減システム２１、能動型騒音低減システム３１の生産性も向上する。

図５は本発明の実施の形態における能動型騒音低減装置の制御フローチャートである。能動型騒音低減装置１１１、能動型騒音低減装置１２１あるいは、能動型騒音低減装置１３１のメイン制御フローには、基準信号生成ステップ１５１、補正ステップ１５２、打ち消し信号生成ステップ１５３、フィルタ係数更新ステップ１５４、制御ステップ１５５を含んでいる。さらにメイン制御フローには、振幅調整ステップ１５６を含んでもかまわない。さらに、制御ステップ１５５は、フィルタ係数検出ステップ１５５Ａと、信号生成ステップ１５５Ｂを含むことが好ましい。

基準信号生成ステップ１５１では、基準信号生成部１１２の処理をしている。補正ステップ１５２では、補正部１１４の処理をしている。打ち消し信号生成ステップ１５３では、適応フィルタ部１１３の処理をしている。また、フィルタ係数更新ステップ１５４では、フィルタ係数更新部１１５、あるいは第１演算部１３５Ａや第２演算部１３５Ｂの処理をしている。さらに、制御ステップ１５５では、検出部１１８、あるいは検出部１３８の処理をしている。なお、フィルタ係数検出ステップ１５５Ａでは、検出部１１８、あるいは検出部１３８の処理のうちで、フィルタ係数を検出する処理を行う。一方、信号生成ステップ１５５Ｂでは、検出部１１８、あるいは検出部１３８から出力される信号を生成している。信号生成ステップ１５５Ｂでは、たとえば、打ち消し信号ｚ（ｎ）の振幅を調整するための制御信号、ステップサイズパラメータμ（ｎ）、ゲイン補正値Ｇａｉｎ（ｋ）の補正値を生成する。

そして、振幅調整ステップ１５６では、振幅調整部１１７、あるいは振幅調整部１２７の処理をしている。

なお、制御ステップ１５５や、振幅調整ステップ１５６はサブルーチンによって構成してもかまわない。また、これらの処理部は、ソフトウエアによる構成に限定されない。たとえば、これらの処理ブロックは、実装部品などを用いた専用の処理回路によって形成してもかまわない。

本発明にかかる能動型騒音低減装置は車室内の騒音を低減する装置として有用である。

１１ 能動型騒音低減システム
１２ 参照信号源
１３ 打ち消し音生成部
１４ 打ち消し音
１５ 騒音
１６ 誤差信号検出部
１７ 騒音源
２１ 能動型騒音低減システム
３１ 能動型騒音低減システム
１１１ 能動型騒音低減装置
１１１Ａ 第１入力端子
１１１Ｂ 出力端子
１１１Ｃ 第２入力端子
１１２ 基準信号生成部
１１２Ａ 回転数検出器
１１２Ｂ 正弦波生成器
１１２Ｃ 余弦波生成器
１１２Ｄ 模擬音響伝達特性データ生成部
１１３ 適応フィルタ部
１１３Ａ 第１ディジタルフィルタ
１１３Ｂ 第２ディジタルフィルタ
１１４ 補正部
１１４Ａ 第１補正基準信号生成器
１１４Ｂ 第２補正基準信号生成器
１１５ フィルタ係数更新部
１１５Ａ 第１演算部
１１５Ｂ 第２演算部
１１６ 記憶部
１１７ 振幅調整部
１１８ 検出部
１２１ 能動型騒音低減装置
１２１Ｄ 制御信号端子
１２７ 振幅調整部
１３１ 能動型騒音低減装置
１３５ フィルタ係数更新部
１３５Ａ 第１演算部
１３５Ｂ 第２演算部
１３８ 検出部
１５１ 基準信号生成ステップ
１５２ 補正ステップ
１５３ 打ち消し信号生成ステップ
１５４ フィルタ係数更新ステップ
１５５ 制御ステップ
１５５Ａ フィルタ係数検出ステップ
１５５Ｂ 信号生成ステップ
１５６ 振幅調整ステップ
２００ 能動型騒音低減システム
２０１ 基準信号生成部
２０２ 適応フィルタ部
２０３ 打ち消し音生成部
２０４ 打ち消し音
２０５ 騒音
２０６ 誤差信号検出部
２０７ フィルタ係数更新部
２０８ 騒音源
５０１ 移動体装置
５０２ 装置本体部
５０３ 駆動部
５０４ タイヤ
Ｓ１ 空間

Claims (29)

1. 外部から、騒音と相関のある参照信号を受付ける第１入力端子と、
   前記参照信号に基づいて、基準信号を出力する基準信号生成部と、
   前記基準信号が入力されて、打ち消し信号を出力する適応フィルタ部と、
   外部へ前記打ち消し信号を供給する出力端子と、
   前記基準信号が入力され、かつ前記打ち消し信号の信号伝達経路の音響伝達特性を模擬した模擬音響伝達特性データに基づいて補正基準信号を生成する補正部と、
   前記打ち消し信号と前記騒音の干渉による残留音に基づいた誤差信号が入力される第２入力端子と、
   前記誤差信号と前記補正基準信号に基づいて、前記適応フィルタ部のフィルタ係数を逐次更新するフィルタ係数更新部と
   前記フィルタ係数を検出する検出部とを設け、
   前記検出部は、検出したフィルタ係数に基づいて前記打ち消し信号の振幅を調整する制御信号を生成する能動型騒音低減装置。
2. 前記検出部は、前記打ち消し信号の振幅を小さくした場合に、前記フィルタ係数が飽和するか否かを推定し、前記フィルタ係数が飽和しないと推定した場合に、前記制御信号により前記打ち消し信号の振幅を小さくする請求項１記載の能動型騒音低減装置。
3. 前記検出部は、前記フィルタ係数が飽和状態であると判定した場合、前記制御信号によって前記飽和状態が解消されるように前記打ち消し信号の振幅を調整する請求項１記載の能動型騒音低減装置。
4. 前記検出部は、前記適応フィルタ部のフィルタ係数が、上側閾値を越えていることを検出した場合に、前記フィルタ係数が飽和状態であると判定し、前記制御信号により前記打ち消し信号の振幅を大きくする請求項３記載の能動型騒音低減装置。
5. 前記検出部は、前記フィルタ係数をあらかじめ定められた時間の間、監視することによって、複数個のフィルタ係数を取得し、前記複数個のフィルタ係数に基づいて前記フィルタ係数が飽和状態であるいか否かを判定する請求項３記載の能動型騒音低減装置。
6. 前記検出部は、前記複数個のフィルタ係数のうちの最大値が、あらかじめ定められた上側閾値を越えていることを検出した場合に、前記フィルタ係数が飽和状態であると判定し、前記制御信号により前記打ち消し信号の振幅を小さくする請求項５記載の能動型騒音低減装置。
7. 前記検出部は、前記複数個のフィルタ係数が、２個以上連続してあらかじめ定められた上側閾値を越えていることを検出した場合に、前記フィルタ係数が飽和状態であると判定する請求項５記載の能動型騒音低減装置。
8. 前記検出部は、前記複数個のフィルタ係数が、２個以上連続してあらかじめ定められた上側閾値を越えていることを検出し、かつ前記複数個のフィルタ係数のうちで、最新のフィルタ係数が前回のフィルタ係数に対して、飽和するように変化していることを検出した場合に、前記フィルタ係数が飽和状態であると判定し、前記制御信号により前記打ち消し信号の振幅を小さくする請求項５記載の能動型騒音低減装置。
9. 前記検出部は、前記フィルタ係数をあらかじめ定められた時間の間、監視することによって、複数個のフィルタ係数を取得し、前記打ち消し信号の振幅を小さくした場合に、前記フィルタ係数が飽和するか否かを、前記複数個のフィルタ係数に基づいて推定し、前記打ち消し信号の振幅を小さくしても前記フィルタ係数が飽和しないと推定した場合に、前記制御信号により前記打ち消し信号の振幅を小さくする請求項１記載の能動型騒音低減装置。
10. 前記検出部は、前記フィルタ係数をあらかじめ定められた時間の間、監視することによって、複数個のフィルタ係数を取得し、前記複数個のフィルタ係数のうちの最大値があらかじめ定められた下側閾値以下であることを検出した場合に、前記制御信号により前記打ち消し信号の振幅を小さくする請求項１記載の能動型騒音低減装置。
11. 前記適応フィルタ部と前記出力端子の間には、さらに振幅調整部を有し、
    前記検出部は、前記制御信号を前記振幅調整部へ供給し、前記振幅調整部は前記制御信号に基づいて前記打ち消し信号の振幅を調整する請求項１に記載の能動型騒音低減装置。
12. 前記検出部は、前記制御信号の値に基づいて、前記フィルタ係数更新部のステップサイズパラメータを調整し、前記調整されたステップサイズパラメータを前記フィルタ係数更新部へ供給する請求項１記載の能動型騒音低減装置。
13. 前記検出部の出力が、前記補正部または前記基準信号生成部へと供給され、前記フィルタ係数更新部では、前記検出部の出力に応じて補正された補正基準信号に基づいて前記フィルタ係数を更新する請求項１記載の能動型騒音低減装置。
14. 前記適応フィルタ部と前記出力端子との間には、振幅調整部が設けられ、
    前記制御信号は前記振幅調整部へ供給されて、前記振幅調整部は前記打ち消し信号の振幅を調整する請求項１に記載の能動型騒音低減装置。
15. 騒音と相関のある参照信号を生成する参照信号源と、前記参照信号が供給される請求項１に記載の能動型騒音低減装置と、前記能動型騒音低減装置から出力された打ち消し信号に基づいて打ち消し音を生成する打ち消し音源と、前記打ち消し音源と前記能動型騒音低減装置の適応フィルタ部の間に設けられた振幅調整部と、前記打ち消し音と前記騒音の干渉による残留音に基づいて誤差信号を生成し、前記誤差信号を前記能動型騒音低減装置へ出力する誤差信号検出部とが設けられ、前記能動型騒音低減装置の検出部が出力する制御信号が前記振幅調整部へ供給され、前記振幅調整部は前記制御信号に基づいて、前記打ち消し信号の振幅を制御する能動型騒音低減システム。
16. 装置本体と、前記装置本体に搭載された駆動部および能動型騒音低減システムと、前記装置本体内に設けられた空間とを備え、
    前記能動型騒音低減システムは、前記駆動部が発生する騒音と相関のある参照信号を生成する参照信号源と、前記参照信号が供給される請求項１に記載の能動型騒音低減装置と、前記能動型騒音低減装置から出力された打ち消し信号に基づいて打ち消し音を生成する打ち消し音源と、前記打ち消し音源と前記能動型騒音低減装置の適応フィルタの間に設けられた振幅調整部と、前記打ち消し音と前記騒音の干渉による残留音に基づいて誤差信号を生成し、前記誤差信号を前記能動型騒音低減装置へ出力する誤差信号検出部とが設けられ、前記打ち消し音源は前記打ち消し音を前記空間へ出力可能に設置され、前記誤差信号検出部は前記残留音を検出可能なように前記空間に設置され、前記能動型騒音低減装置の検出部が出力する制御信号が前記振幅調整部へ供給され、前記振幅調整部は前記制御信号に基づいて、前記打ち消し信号の振幅を制御する移動体装置。
17. 騒音源から発生する騒音と相関を有する基準信号を生成するステップと、
    前記基準信号に基づいて、適応フィルタにより打ち消し信号を生成するステップと、
    前記騒音と、前記打ち消し信号が、干渉することによって生成される誤差信号に基づいて、前記適応フィルタのフィルタ係数を更新するステップと、
    前記更新されたフィルタ係数を検出するステップと、
    前記フィルタ係数を検出するステップで検出されたフィルタ係数に応じて、前記打ち消し信号の振幅を調整するための制御信号を生成するステップとを備えた能動型騒音低減方法。
18. 前記フィルタ係数を検出するステップでは、前記打ち消し音の振幅を小さくした場合に、前記フィルタ係数が飽和するか否かを推定し、前記フィルタ係数を検出するステップで前記フィルタ係数を飽和しないと推定した場合、前記制御信号を生成するステップでは、前記打ち消し信号の振幅を小さくするように前記制御信号を生成する請求項１７に記載の能動型騒音低減方法。
19. 前記フィルタ係数を検出するステップでは、前記フィルタ係数が飽和状態であるか否かを判定し、前記フィルタ係数を検出するステップで前記フィルタ係数を飽和状態であると判定した場合、前記制御信号を生成するステップでは、前記フィルタ係数の飽和状態を解消するように前記制御信号を生成する請求項１７記載の能動型騒音低減方法。
20. 前記フィルタ係数を検出するステップでは、前記適応フィルタのフィルタ係数が、上側閾値を越えていると検出した場合に、前記フィルタ係数を飽和状態であると判定し、前記フィルタ係数を検出するステップで前記フィルタ係数を飽和状態であると判定した場合、前記制御信号を生成するステップでは、前記打ち消し信号の振幅を大きくするように前記制御信号を生成する請求項１９記載の能動型騒音低減方法。
21. 前記フィルタ係数を検出するステップでは、前記フィルタ係数をあらかじめ定められた時間の間、監視することによって、複数個のフィルタ係数を取得し、前記複数個のフィルタ係数に基づいて前記フィルタ係数が飽和状態であるいか否かを判定する請求項１９に記載の能動型騒音低減方法。
22. 前記フィルタ係数を検出するステップでは、前記複数個のフィルタ係数のうちの最大値が、あらかじめ定められた上側閾値を越えていることを検出した場合に、前記フィルタ係数を飽和状態であると判定し、前記フィルタ係数を検出するステップで前記フィルタ係数を飽和状態であると判定した場合、前記制御信号を生成するステップでは、前記振幅を小さくするように前記制御信号を生成する請求項２１に記載の能動型騒音低減方法。
23. 前記フィルタ係数を検出するステップでは、前記複数個のフィルタ係数のうちで、前記フィルタ係数が、２個以上連続してあらかじめ定められた上側閾値を越えていることを検出した場合に、前記フィルタ係数が飽和状態であると判定し、前記フィルタ係数を検出するステップで前記フィルタ係数を飽和状態であると判定した場合、前記制御信号を生成するステップでは、前記振幅を小さくするように前記制御信号を生成する請求項２１に記載の能動型騒音低減方法。
24. 前記フィルタ係数を検出するステップでは、前記複数個のフィルタ係数のうちで、２個以上連続してあらかじめ定められた上側閾値を越えていることを検出し、かつ前記監視されたフィルタ係数のうちで、最新のフィルタ係数が前回のフィルタ係数に対して、飽和するように変化していることを検出した場合に、前記フィルタ係数が飽和状態であると判定し、前記フィルタ係数を検出するステップが、前記フィルタ係数が飽和するように変化していると判定した場合、前記制御信号を生成するステップでは、前記振幅を小さくするように前記制御信号を生成する請求項２１に記載の能動型騒音低減方法。
25. 前記フィルタ係数を検出するステップでは、前記フィルタ係数をあらかじめ定められた時間の間、監視することによって、複数個のフィルタ係数を取得し、前記複数個のフィルタ係数に基づいて、前記打ち消し信号の振幅を小さくした場合に、前記フィルタ係数が飽和するか否かを推定し、前記フィルタ係数を検出するステップで、前記振幅を小さくしても前記フィルタ係数が飽和しないと推定した場合、前記制御信号を生成するステップでは、前記打ち消し信号の振幅を小さくするように前記制御信号を生成する請求項１７に記載の能動型騒音低減方法。
26. 前記フィルタ係数を検出するステップでは、前記フィルタ係数をあらかじめ定められた時間の間、監視することによって、複数個のフィルタ係数を取得し、前記複数個のフィルタ係数うちの最大値があらかじめ定められた下側閾値以下であることを検出した場合に、前記振幅を小さくしても前記フィルタ係数が飽和しないと推定し、前記フィルタ係数を検出するステップで、前記振幅を小さくしても前記フィルタ係数が飽和しないと推定した場合、前記制御信号を生成するステップでは、前記打ち消し信号の振幅を小さくするように前記制御信号を生成する請求項１７記載の能動型騒音低減方法。
27. 前記制御信号を生成するステップでは、前記制御信号の値に応じて前記適応フィルタのステップサイズパラメータを生成し、前記フィルタ係数を更新するステップでは、前記生成されたステップサイズパラメータを用いて前記フィルタ係数を更新する請求項１７記載の能動型騒音低減方法。
28. 前記打ち消し信号の信号伝達経路の音響伝達特性を模擬した模擬音響伝達特性データに基づいて、補正信号を生成する参照信号生成ステップを有し、前記制御信号を生成するステップでは、前記制御信号の大きさに応じて模擬音響伝達特性データの補正値を生成し、前記フィルタ係数更新ステップでは、前記補正値に基づいて補正された前記補正信号を用いて前記フィルタ係数を更新する請求項１７記載の能動型騒音低減方法。
29. 前記制御信号に基づいて前記打ち消し信号の振幅を調整するステップをさらに備えた請求項１７に記載の能動型騒音低減方法。

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