JP7268582B2 - 乗物用消音装置及び乗物用消音方法 - Google Patents

乗物用消音装置及び乗物用消音方法 Download PDF

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Description

本発明は、乗物用消音装置及び乗物用消音方法に関する。
特許文献１には、座席に着座した乗員の頭部近傍の騒音を低減させる騒音制御装置が開示されている。この騒音制御装置では、取得された騒音信号に基づいて騒音を消音するための制御信号を生成してスピーカから出力させる構成となっている。
特開２０１９－７４６１３号公報
しかしながら、上記特許文献１に記載の騒音制御装置では、乗員同士の会話中の音声などの騒音以外の音が騒音信号として取得される可能性がある。
本発明は上記事実を考慮し、騒音を消音しつつ騒音以外の音を乗員が聞くことができる乗物用消音装置及び乗物用消音方法を得ることを目的とする。
請求項１に係る乗物用消音装置は、座席に着座した乗員の頭部近傍の騒音信号を取得する第一音信号取得部と、前記第一音信号取得部で取得された騒音信号の逆位相となる制御音を生成する制御音生成部と、前記騒音信号とは異なる所定の周波数の音信号を取得する第二音信号取得部と、前記制御音生成部によって生成された制御音に前記第二音信号取得部で取得された音信号を加えて出力する出力部と、を有し、前記第一音信号取得部は、複数の座席を備えた車両において、各座席の近傍に設けられた第一マイクから騒音信号を取得し、前記制御音生成部は、座席ごとに制御音を生成し、前記第二音信号取得部は、各座席の近傍に設けられた第二マイクから音信号を取得し、前記出力部は、各座席の近傍に設けられたスピーカから各座席に対応する前記制御音を出力すると共に、前記スピーカから全ての座席の前記第二マイクで取得された音信号を出力する。
請求項１に係る乗物用消音装置では、第一音信号取得部は、座席に着座した乗員の頭部近傍の騒音信号を取得する。また、制御音生成部は、第一音信号取得部で取得された騒音信号の逆位相となる制御音を生成する。これにより、制御音を出力することで、乗員の頭部近傍の騒音を消音させることができる。一方、第二音信号取得部は、第一音信号取得部で取得される騒音信号とは異なる所定の周波数の音信号を取得する。このように第一音信号取得部と第二音信号取得部とで異なる音を取得することで、騒音以外の音を効率よく取得することができる。
また、出力部では、制御音生成部によって生成された制御音に第二音信号取得部で取得された音信号を加えて出力する。これにより、第一音信号取得部で取得された騒音については消音させつつ、第二音信号取得部で取得された音信号については消音されずに済む。
さらに、車両の座席ごとに第一マイクで騒音信号を取得し、この騒音信号の逆位相となる制御音を生成する。これにより、複数の座席を備えた車両において、座席ごとに騒音を消音させることができる。また、出力部は、座席ごとに第二マイクで音信号を取得し、全ての座席の第二マイクで取得された音信号を出力する。これにより、乗員同士の会話が妨げられずに済む。
請求項２に係る乗物用消音装置は、請求項１において、前記第二音信号取得部で取得される音信号は、乗員が発声した音声及び緊急車両のサイレンの少なくとも一つを含む。
請求項２に係る乗物用消音装置では、第二音信号取得部によって取得される音信号は、乗員が発声した音声及び緊急車両のサイレンの少なくとも一つを含んでいる。これにより、乗員が発声した音声及び緊急車両のサイレンの少なくとも一つについては、消音されずに乗員が聞き取ることができる。
請求項３に係る乗物用消音装置は、請求項１又は２において、前記第一音信号取得部によって取得される騒音信号は、ロードノイズ、風切音及び空調装置の送風音の少なくとも一つを含む。
請求項３に係る乗物用消音装置では、第一音信号取得部は、ロードノイズ、風切音及び送風音の少なくとも一つの音を騒音信号として取得する。このため、制御音生成部では、ロードノイズ、風切音及び送風音の少なくとも一つの音の逆位相となる制御音が生成される。
請求項４に係る乗物用消音装置は、請求項１～３の何れか１項において、前記出力部で出力された音信号を取得する出力音信号取得部を備え、前記出力音信号取得部で取得された前記音信号が前記第一音信号取得部で取得された前記騒音信号よりも大きい場合に、前記出力部による前記制御音の出力を停止させる。
請求項４に係る乗物用消音装置では、出力音信号取得部によって出力部で出力された音信号が取得される。そして、出力音信号取得部で取得された音信号が第一音信号取得部で取得された騒音信号よりも大きい場合に、出力部による制御音の出力を停止させる。これにより、万が一、消音が正しく行われなかった場合には、騒音信号よりも大きい音が出力されるのを抑制することができる。
請求項５に係る乗物用消音装置は、請求項１～４の何れか１項において、車両のアクセル開度及び加速度の少なくとも一方を検知する車両情報検知部を備え、前記出力部は、前記車両情報検知部で検知されたアクセル開度及び加速度の少なくとも一方が大きくなるにつれて、出力する制御音の振幅を小さくする。
請求項５に係る乗物用消音装置では、出力部は、アクセル開度及び加速度の少なくとも一方が大きくなるにつれて、出力する制御音の振幅を小さくする。これにより、制御音によって消音される騒音のレベルが低下する。すなわち、アクセル開度及び加速度の少なくとも一方が大きくなるにつれて消音レベルが低下することで、車両の運転時に加速している疾走感を乗員に与えることができる。
請求項６に係る乗物用消音装置は、請求項５において、乗員の覚醒度を検知する覚醒度センサを備え、前記出力部は、前記覚醒度センサが検知した覚醒度が所定値よりも低くなった場合に、出力する制御音の振幅を小さくする。
請求項６に係る乗物用消音装置では、乗員の覚醒度が所定値よりも低くなった場合に、出力する制御音の振幅を小さくする。これにより、制御音によって消音される騒音のレベルが低下し、入眠時などの覚醒度の低い乗員に対して騒音信号が聞こえるようにさせる。
請求項７に係る乗物用消音方法は、座席に着座した乗員の頭部近傍の騒音信号を取得する第一音信号取得ステップと、前記第一音信号取得ステップで取得された騒音信号の逆位相となる制御音を生成する制御音生成ステップと、前記騒音信号とは異なる所定の周波数の音信号を取得する第二音信号取得ステップと、前記制御音生成ステップで生成された制御音に前記第二音信号取得ステップで取得された前記音信号を加えて出力する出力ステップと、を有し、前記第一音信号取得ステップでは、複数の座席を備えた車両において、各座席の近傍に設けられた第一マイクから騒音信号を取得し、前記制御音生成ステップでは、座席ごとに制御音を生成し、前記第二音信号取得ステップでは、各座席の近傍に設けられた第二マイクから音信号を取得し、前記出力ステップでは、各座席の近傍に設けられたスピーカから各座席に対応する前記制御音を出力すると共に、前記スピーカから全ての座席の前記第二マイクで取得された音信号を出力する。
請求項７に係る乗物用消音方法では、第一音信号取得ステップで座席に着座した乗員の頭部近傍の騒音信号が取得される。また、制御音生成ステップでは、第一音信号取得ステップで取得された騒音信号の逆位相となる制御音を生成する。さらに、第二音信号取得ステップでは、第一音信号取得ステップで取得される騒音信号とは異なる所定の周波数の音信号が取得される。さらにまた、出力ステップでは、制御音生成ステップで生成された制御音に第二音信号取得ステップで取得された音信号を加えて出力する。これにより、第一音信号取得ステップで取得された騒音については消音させつつ、第二音信号取得ステップで取得された音信号については消音されずに済む。
以上説明したように、本発明に係る乗物用消音装置によれば、騒音を消音しつつ騒音以外の音を乗員が聞くことができる。
特に、騒音を消音しつつ、音声及び緊急車両のサイレンなどの音については消音されないようにすることができる。
また、ロードノイズ、風切音及び送風音などの騒音を消音させることができる。
さらに、乗員の快適性能を良好に維持することができる。
さらにまた、車室内の快適性能を向上させることができる。
また、車両を運転する楽しさが損なわれるのを抑制することができる。
さらに、乗員の眠気を覚ますことができる。
第１実施形態に係る乗物用消音装置のハードウェア構成を示すブロック図である。 第１実施形態に係る乗物用消音装置の機能構成を示すブロック図である。 第１実施形態における学習フェーズを説明するためのブロック図である。 第１実施形態における消音処理の流れの一例を示すフローチャートである。 第２実施形態に係る乗物用消音装置のハードウェア構成を示すブロック図である。 第２実施形態に係る乗物用消音装置の機能構成を示すブロック図である。 第２実施形態における消音処理の流れの一例を示すフローチャートである。
＜第１実施形態＞
第１実施形態に係る乗物用消音装置１０について、図面を参照して説明する。なお、本実施形態では一例として、乗物用消音装置１０を車両に適用した場合における構成について説明する。
本実施形態における乗物用消音装置１０は、アクティブノイズコントロールの原理によって車室内の騒音を消音させる。すなわち、車室内の騒音に対して逆位相の音（すなわち、制御音）を生成さして出力することで、位相干渉を利用して消音を行うものである。
（乗物用消音装置１０のハードウェア構成）
図１は、乗物用消音装置１０のハードウェア構成を示すブロック図である。この図１に示されるように、乗物用消音装置１０の制御部１２は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ：プロセッサ）１４、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）１６、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）１８、ストレージ２０、通信インタフェース２２及びＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）２４を含んで構成されている。各構成は、バス２６を介して相互に通信可能に接続されている。
ＣＰＵ１４は、中央演算処理ユニットであり、各種プログラムを実行したり、各部を制御したりする。すなわち、ＣＰＵ１４は、ＲＯＭ１６又はストレージ２０からプログラムを読み出し、ＲＡＭ１８を作業領域としてプログラムを実行する。ＣＰＵ１４は、ＲＯＭ１６又はストレージ２０に記録されているプログラムに従って、上記各構成の制御および各種の演算処理を行う。
ＲＯＭ１６は、各種プログラムおよび各種データを格納する。ＲＡＭ１８は、作業領域として一時的にプログラム又はデータを記憶する。ストレージ２０は、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）又はＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）により構成され、オペレーティングシステムを含む各種プログラム、及び各種データを格納する。本実施形態では、ＲＯＭ１６又はストレージ２０には、消音処理を行うためのプログラム、及び学習済モデルＭ（図３参照）などが格納されている。
通信インタフェース２２は、乗物用消音装置１０が図示しないサーバ及び他の機器と通信するためのインタフェースであり、たとえば、イーサネット（登録商標）、ＬＴＥ、ＦＤＤＩ、Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標）などの規格が用いられる。
ＤＳＰ２４には、マイクアンプ２８及びスピーカアンプ３６が接続されており、マイクアンプ２８には、第一マイク３０、第二マイク３２及びエラーマイク３４が接続されている。第一マイク３０は、例えば、車両の各座席において乗員の頭部近傍の高さに設けられており、座席に着座した乗員の頭部近傍の騒音信号を取得できるように構成されている。このため、第一マイク３０は、座席に着座した乗員の座高に応じて高さを手動又は自動で調整できるように構成してもよい。
第二マイク３２は、例えば、車両の各座席において乗員の顔の高さに設けられており、乗員が発話した際の音声を取得できるように構成されている。このため、第二マイク３２は、座席に着座した乗員の座高に応じて高さを手動又は自動で調整できるように構成してもよい。
エラーマイク３４は、各座席において消音後の音信号を取得するように構成されており、このエラーマイク３４で取得された誤差信号をフィードバックすることで、より効果的に消音できるように構成されている。なお、本実施形態ではＬＭＳアルゴリズムを用いて消音するように制御を行っており、この方法としては周知の方法を採用することができる。例えば、特開２０００-２８０８３１号公報及び特開平８－１９４４８９号公報などに記載の方法を採用することができる。
一方、スピーカアンプ３６にはスピーカ３８が接続されている。スピーカ３８は、車両の各座席に設けられており、各座席に対して所定の音信号を出力する。なお、図１では、第一マイク３０、第二マイク３２、エラーマイク３４及びスピーカ３８はそれぞれ１つずつしか図示されていないが、実際には座席の数だけ設けられている。
（乗物用消音装置１０の機能構成）
乗物用消音装置１０は、上記のハードウェア資源を用いて、各種の機能を実現する。乗物用消音装置１０が実現する機能構成について図２を参照して説明する。
図２に示されるように、乗物用消音装置１０は、機能構成として、第一音信号取得部５０、第二音信号取得部５２、学習部５４、予測部５６、制御音生成部５８、出力部６０、出力音信号取得部６２及び出力停止部６４を含んで構成されている。なお、各機能構成は、ＣＰＵ１４がＲＯＭ１６又はストレージ２０に記憶されたプログラムを読み出し、実行することにより実現される。
第一音信号取得部５０は、座席に着座した乗員の頭部近傍の騒音信号を取得する。具体的には、第一音信号取得部５０は、各座席に設けられた第一マイク３０によって乗員の頭部近傍の音を集音した後、フィルタリングすることで所定の騒音信号を取得する。なお、ここでいう騒音信号とは、ロードノイズ、風切音及び空調装置の送風音の少なくとも一つを含む信号であり、本実施形態ではロードノイズ、風切音及び送風音の全てを騒音信号として取得する。
第二音信号取得部５２は、騒音信号とは異なる所定の周波数の音信号を取得する。具体的には、第二音信号取得部５２は、各座席に設けられた第二マイク３２によって乗員の顔の高さの音を集音した後、フィルタリングすることで所定の周波数の音信号を取得する。なお、ここでいう所定の周波数の音信号とは、乗員が発声した音声及び緊急車両のサイレンの少なくとも一つを含む周波数の音信号であり、本実施形態では、音声及びサイレンの両方の周波数の音信号を取得する。
学習部５４は、図３に示されるように、代表的な路面走行時のデータを用いて機械学習させることで学習済モデルＭを生成する。具体的には、走行時の音データからロードノイズ、風切音及び送風音を取得し、これらのロードノイズ、風切音及び送風音を教師データとして学習部５４で機械学習を行うことで、学習済モデルＭを生成する。なお、学習済モデルＭとしては、例えば、ディープニューラルネットワークが適用される。本実施形態の学習済モデルＭは一例として、ＲＮＮ（Ｒｅｃｕｒｓｉｖｅ Ｎｅｕｒａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ）の一種であるＬＳＴＭ（Ｌｏｎｇ Ｓｈｏｒｔ Ｔｅｒｍ Ｍｅｍｏｒｙ）が適用されている。
また、学習部５４は、学習済モデルＭを用いた運用フェーズにおいて、実際の走行時の音データから学習させることで学習済モデルＭをアップデートさせる機能を有している。なお、学習済モデルＭを再計算するタイミングは、計算機のパフォーマンスに余裕がある場合に行われる。例えば、車両の停車時及び駐車時などに行われる。さらに、アップデートされた学習済モデルＭは、通信インタフェース２２を介して外部のサーバなどに送信させるようにしてもよい。
図２に示されるように、予測部５６は、学習部５４で生成された学習済モデルＭに対して、第一音信号取得部５０で取得された騒音信号を入力することで、所定時間経過後の騒音信号を予測する。ここで、サンプリング周波数は、最大周波数の波形が分かる程度の点数が必要であり、サンプリングを細かく設定することで、高周波まで予測することができる。一方、サンプリングを細かく設定した場合、計算機への負荷が大きくなるため、計算機のパフォーマンスに応じて最適なサンプリング周波数が決定される。
制御音生成部５８は、座席ごとに騒音信号の逆位相となる制御音を生成する。本実施形態の制御音生成部５８は、予測部５６で予測された所定時間経過後の騒音信号の逆位相となる制御音を生成する。具体的には、第一マイク３０で音を集音してから制御音を生成して出力するまでの時間を所定時間とし、この所定時間経過後の騒音信号を予測部５６で予測する。そして、制御音生成部５８は、予測された所定時間経過後の騒音信号の逆位相となる制御音を生成する。
出力部６０は、制御音生成部５８によって生成された制御音に第二音信号取得部５２で取得された音信号を加えて出力する。具体的には、出力部６０は、各座席の近傍に設けられたスピーカ３８から各座席に対応する制御音を出力すると共に、スピーカ３８から全ての座席の第二マイク３２で取得された音信号（すなわち、乗員が発声した音声及び緊急車両のサイレン）を出力する。
出力音信号取得部６２は、出力部６０で出力された音信号を取得する。具体的には、スピーカ３８から出力された音信号をエラーマイク３４によって取得する。
出力停止部６４は、出力音信号取得部６２で取得された音信号が第一音信号取得部５０で取得された騒音信号よりも大きい場合に、出力部６０による制御音の出力を停止させる。すなわち、第一マイク３０で集音した音よりも大きい音になった場合、消音が良好に行われていないと判断して、出力部６０による制御音の出力を停止させる。
（作用）
次に、本実施形態の作用について説明する。
（消音処理）
騒音信号を消音させる消音処理の一例について、図４に示されているフローチャートを用いて説明する。この消音処理は、ＣＰＵ１４がＲＯＭ１６又はストレージ２０から消音プログラムを読み出して、ＲＡＭ１８に展開して実行することによって実行される。
図４に示されるように、ＣＰＵ１４は、ステップＳ１０２で騒音信号を取得する（第一音信号取得ステップ）。具体的には、ＣＰＵ１４は、第一音信号取得部５０の機能によって各座席の第一マイク３０から乗員の頭部近傍の音を集音し、座席ごとに騒音信号を取得する。
次に、ＣＰＵ１４は、ステップＳ１０４で予測音の算出を行う。具体的には、ＣＰＵ１４は、予測部５６の機能によって所定時間経過後の騒音信号を予測する。このときの騒音信号の予測には、学習済モデルＭが用いられる。
ＣＰＵ１４は、ステップＳ１０６で制御音を生成する。具体的には、ＣＰＵ１４は、制御音生成部５８の機能により、座席ごとに予測部５６で予測された所定時間経過後の騒音信号の逆位相となる制御音を生成する（制御音生成ステップ）。
ＣＰＵ１４は、ステップＳ１０８で騒音信号とは異なる所定の周波数の音信号を取得する（第二音信号取得ステップ）。具体的には、ＣＰＵ１４は、第二音信号取得部５２の機能によって各座席に設けられた第二マイク３２から乗員の顔の高さの音を集音し、所定の周波数の音信号を取得する。
ＣＰＵ１４は、ステップＳ１１０で制御音に音信号を加えて出力する（出力ステップ）。具体的には、ＣＰＵ１４は、出力部６０の機能により、制御音生成部５８によって生成された制御音に第二音信号取得部５２で取得された音信号を加えて出力する。ここで、上述したように、出力部６０は、各座席の近傍に設けられたスピーカ３８から各座席に対応する制御音を出力する。また、出力部６０は、全ての座席の第二マイク３２で取得された音信号を出力する。これにより、例えば、後席で発話された音声を前席の運転者が聞くことができる。
続いて、ＣＰＵ１４は、ステップＳ１１２で位相干渉後の音が騒音信号よりも大きいか否かについて判断する。具体的には、ＣＰＵ１４は、出力音信号取得部６２の機能により、スピーカ３８から出力された音信号をエラーマイク３４によって取得する。そして、エラーマイク３４によって取得された音信号が騒音信号よりも大きい場合、すなわち、エラーマイク３４で取得された音信号の振幅が騒音信号の振幅よりも大きい場合、ＣＰＵ１４は、ステップＳ１１４の処理へ移行する。一方、エラーマイク３４で取得された音信号の振幅が騒音信号の振幅よりも小さい場合、正常に消音されているため、消音処理を終了させる。
ＣＰＵ１４は、ステップＳ１１４で出力部６０による制御音及び音信号の出力を停止させる。エラーマイク３４で取得された音信号の振幅が騒音信号の振幅よりも大きい場合、正常に消音が行われていないこととなるため、制御音及び音信号の出力を停止させることで、騒音信号よりも大きな音が発生するのを抑制する。
以上のように、本実施形態では、第一音信号取得部５０と第二音信号取得部５２とで異なる音を取得することで、騒音以外の音を効率よく取得することができる。また、出力部６０では、制御音生成部５８によって生成された制御音に第二音信号取得部５２で取得された音信号を加えて出力する。これにより、第一音信号取得部５０で取得された騒音については消音させつつ、第二音信号取得部５２で取得された音信号については消音されずに済む。すなわち、騒音を消音しつつ騒音以外の音を乗員が聞くことができる。
さらに、本実施形態では、第二音信号取得部５２で取得される音信号は、乗員が発声した音声及び緊急車両のサイレンの少なくとも一つを含んでいる。これにより、乗員が発声した音声及び緊急車両のサイレンの少なくとも一つについては、消音されずに乗員が聞き取ることができる。
さらにまた、本実施形態では、制御音生成部５８では、ロードノイズ、風切音及び送風音の少なくとも一つの音の逆位相となる制御音が生成される。これにより、ロードノイズ、風切音及び送風音などの騒音を消音させることができる。
また、本実施形態では、出力音信号取得部６２で取得された音信号が第一音信号取得部５０で取得された騒音信号よりも大きい場合に、出力部６０による制御音の出力を停止させる。これにより、万が一、消音が正しく行われなかった場合には、騒音信号よりも大きい音が出力されるのを抑制することができ、乗員の快適性能を良好に維持することができる。
さらに、本実施形態では、車両の座席ごとに第一マイク３０で騒音信号を取得し、この騒音信号の逆位相となる制御音を生成することで、複数の座席を備えた車両において、座席ごとに騒音を消音させることができる。また、出力部６０は、座席ごとに第二マイク３２で音信号を取得し、全ての座席の第二マイク３２で取得された音信号を出力する。これにより、乗員同士の会話が妨げられずに済み、車室内の快適性能を向上させることができる。
さらにまた、本実施形態では、予測部５６は、学習済モデルＭに対して第一音信号取得部５０で取得された騒音信号を入力することで、所定時間経過後の騒音信号を予測する。そして、制御音生成部５８は、予測部で予測された所定時間経過後の騒音信号の逆位相となる制御音を生成する。これにより、第一音信号取得部５０で騒音信号を取得してから、制御音を生成して出力するまでの時間を考慮して制御音を生成することができ、取得した騒音信号の逆位相を制御音とする場合と比較して、より効果的に消音することができる。
＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態に係る乗物用消音装置７０について、図面を参照して説明する。なお、第１実施形態と同様の構成については同じ符号を付し、適宜説明を省略する。
（乗物用消音装置７０のハードウェア構成）
図５は、本実施形態に係る乗物用消音装置７０のハードウェア構成を示すブロック図である。この図５に示されるように、乗物用消音装置７０のＤＳＰ２４には、マイクアンプ２８及びスピーカアンプ３６に加えて、アクセル開度センサ７２、加速度センサ７４及び覚醒度センサ７６が接続されている。
アクセル開度センサ７２は、車両のアクセル開度を検知するためのセンサであり、例えば、スロットルポジションセンサが用いられる。加速度センサ７４は、車両の加速度を検知するためのセンサである。そして、これらのアクセル開度センサ７２及び加速度センサ７４は、本発明の車両情報検知部に相当する。
覚醒度センサ７６は、乗員の覚醒度を検知するためのセンサであり、例えば、乗員の目元を撮像するカメラなどが用いられる。その他に、心拍及び脳波などの生体情報から覚醒度を検知するようにしてもよい。なお、覚醒度センサ７６は、車両の各座席に設けられている。
（乗物用消音装置７０の機能構成）
図６に示されるように、乗物用消音装置７０は、機能構成として、第一音信号取得部５０、第二音信号取得部５２、学習部５４、予測部５６、制御音生成部５８、覚醒度判定部７８、出力部６０、出力音信号取得部６２及び出力停止部６４を含んで構成されている。
ここで、覚醒度判定部７８は、覚醒度センサ７６によって検知された乗員の覚醒度が所定値よりも低いか否かについて判断する。所定値は、一般的に眠気が認められる値に設定されている。このため、覚醒度判定部７８によって乗員の覚醒度が所定値よりも低いと判断された場合、乗員に眠気が認められる。なお、覚醒度判定部７８は、各座席に着座している乗員ごとに覚醒度を判定する。
また、本実施形態では、出力部６０は、所定の条件において出力する制御音の振幅を小さくする。例えば、出力部６０は、アクセル開度センサ７２で検知されたアクセル開度及びアクセル開度センサ７２で検知された加速度が大きくなるにつれて、出力する制御音の振幅を小さくする。
さらに、本実施形態では、出力部６０は、覚醒度判定部７８の機能により覚醒度センサ７６が検知した覚醒度が所定値よりも低くなったと判断された場合に、出力する制御音の振幅を小さくする。
以上のように、出力部６０が制御音の振幅を小さくすることで、消音レベルが低下して、一部の騒音信号が消音されなくなる。すなわち、乗員に騒音を聞き取らせることができるようになる。
（作用）
次に、本実施形態の作用について説明する。
（消音処理）
騒音信号を消音させる消音処理の一例について、図７に示されているフローチャートを用いて説明する。この消音処理は、ＣＰＵ１４がＲＯＭ１６又はストレージ２０から消音プログラムを読み出して、ＲＡＭ１８に展開して実行することによって実行される。
図７に示されるように、ＣＰＵ１４は、ステップＳ２０２で騒音信号を取得する。具体的には、ＣＰＵ１４は、第一音信号取得部５０の機能によって各座席の第一マイク３０から乗員の頭部近傍の音を集音し、座席ごとに騒音信号を取得する。
次に、ＣＰＵ１４は、ステップＳ２０４で予測音の算出を行う。具体的には、ＣＰＵ１４は、予測部５６の機能によって所定時間経過後の騒音信号を予測する。このときの騒音信号の予測には、学習済モデルＭが用いられる。
ＣＰＵ１４は、ステップＳ２０６で制御音を生成する。具体的には、ＣＰＵ１４は、制御音生成部５８の機能により、座席ごとに予測部５６で予測された所定時間経過後の騒音信号の逆位相となる制御音を生成する。
ＣＰＵ１４は、ステップＳ２０８で騒音信号とは異なる所定の周波数の音信号を取得する。具体的には、ＣＰＵ１４は、第二音信号取得部５２の機能によって各座席に設けられた第二マイク３２から乗員の顔の高さの音を集音し、所定の周波数の音信号を取得する。
ＣＰＵ１４は、ステップＳ２１０で乗員の覚醒度が所定値よりも低いか否かについて判断する。具体的には、ＣＰＵ１４は、覚醒度判定部７８の機能によって、覚醒度センサ７６で検知された乗員の覚醒度が所定値よりも低いか否かについて座席ごとに判断する。そして、ＣＰＵ１４は、ステップＳ２１０で覚醒度が所定値よりも低いと判断した場合、ステップＳ２１４の処理へ移行する。一方、ＣＰＵ１４は、ステップＳ２１０で覚醒度が所定値以上であると判断した場合、ステップＳ２１２の処理へ移行する。これらの判断は、座席ごとに行われる。
乗員の覚醒度が所定値よりも低い座席について、ＣＰＵ１４は、ステップＳ２１４で振幅を小さくした制御音と音信号とを出力する。具体的には、ＣＰＵ１４は、出力部６０の機能によって、騒音信号が完全に消音される振幅よりも小さい振幅で制御音をスピーカ３８から出力する。また、出力部６０は、音信号の振幅は変更せずにスピーカ３８から出力する。そして、ＣＰＵ１４は、ステップＳ２１８の処理へ移行する。
一方、乗員の覚醒度が所定値以上である座席について、ＣＰＵ１４は、ステップＳ２１２でアクセル開度及び加速度を取得する。具体的には、ＣＰＵ１４は、アクセル開度センサ７２で検知されたアクセル開度と、加速度センサ７４で検知された加速度とを取得する。
次に、ＣＰＵ１４は、ステップＳ２１６でアクセル開度及び加速度に応じた制御音と音信号とを出力する。具体的には、ＣＰＵ１４は、出力部６０の機能によって、アクセル開度センサ７２で検知されたアクセル開度及び加速度センサ７４で検知された加速度が大きくなるにつれて、振幅の小さい制御音を出力する。そして、ＣＰＵ１４は、ステップＳ２１８の処理へ移行する。
ＣＰＵ１４は、ステップＳ２１８で位相干渉後の音が騒音信号よりも大きいか否かについて判断する。具体的には、ＣＰＵ１４は、出力音信号取得部６２の機能により、スピーカ３８から出力された音信号をエラーマイク３４によって取得する。そして、エラーマイク３４によって取得された音信号が騒音信号よりも大きい場合、すなわち、エラーマイク３４で取得された音信号の振幅が騒音信号の振幅よりも大きい場合、ＣＰＵ１４は、ステップＳ１１４の処理へ移行する。一方、エラーマイク３４で取得された音信号の振幅が騒音信号の振幅よりも小さい場合、正常に消音されているため、消音処理を終了させる。
ＣＰＵ１４は、ステップＳ２２０で出力部６０による制御音及び音信号の出力を停止させる。エラーマイク３４で取得された音信号の振幅が騒音信号の振幅よりも大きい場合、正常に消音が行われていないこととなるため、制御音及び音信号の出力を停止させることで、騒音信号よりも大きな音が発生するのを抑制する。
以上のように本実施形態では、アクセル開度及び加速度の少なくとも一方が大きくなるにつれて、出力部６０が出力する制御音の振幅を小さくする。これにより、制御音によって消音される騒音のレベルが低下する。すなわち、アクセル開度及び加速度の少なくとも一方が大きくなるにつれて消音レベルが低下することで、車両の運転時に加速している感覚を与えることができる。この結果、車両を運転する楽しさが損なわれるのを抑制することができる。
また、本実施形態では、乗員の覚醒度が所定値よりも低くなった場合に、出力部６０が出力する制御音の振幅を小さくする。これにより、制御音によって消音される騒音のレベルが低下し、入眠時などの覚醒度の低い乗員に対して騒音信号が聞こえるようにさせる。この結果、乗員の眠気を覚ますことができる。その他の作用については第１実施形態と同様である。
以上、実施形態に係る乗物用消音装置及び空調装置制御方法について説明したが、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。例えば、上記実施形態では、第一音信号取得部５０は、ロードノイズ、風切音及び送風音の全てを騒音信号として取得する構成としたが、これに限定されない。すなわち、第一音信号取得部５０がロードノイズのみを騒音信号として取得する構成でもよく、風切音のみを騒音信号として取得する構成でもよい。また、この他に、エンジンノイズのような周期的なノイズを騒音信号として取得する構成としもよい。
また、上記実施形態では、第二音信号取得部５２は、音声及びサイレンの両方の周波数の音信号を取得する構成としたが、これに限定されない。例えば、第二音信号取得部５２は、乗員が発生した音声のみを取得する構成でもよく、緊急車両のサイレンのみを取得する構成でもよい。
さらに、上記実施形態では、車両の各座席に第一マイク３０、第二マイク３２エラーマイク３４及びスピーカ３８を設けたが、これに限定されない。例えば、運転席及び助手席のみに第一マイク３０、第二マイク３２エラーマイク３４及びスピーカ３８を設けてもよい。また、後席のみに第一マイク３０、第二マイク３２エラーマイク３４及びスピーカ３８を設けてもよい。さらに、車両に限定されず、他の乗物に適用してもよい。例えば、電車及び航空機などに適用してもよい。
さらにまた、上記実施形態では、予測部５６は、学習部５４で生成された学習済モデルＭに対して、第一音信号取得部５０で取得された騒音信号を入力することで、所定時間経過後の騒音信号を予測したが、これに限定されない。例えば、予測部５６を備えていない車両に適用してもよい。この場合、図２及び図６に示される機能構成から学習部５４及び予測部５６の機能が無くなり、制御音生成部５８は、第一音信号取得部５０で取得された騒音信号の逆位相となる制御音を生成する。ただし、効果的に消音する観点で、予測部５６によって騒音信号を予測する構成の方が好ましい。また、上記実施形態の学習済モデルＭは一例として、ＲＮＮの一種であるＬＳＴＭを適用したが、他のニューラルネットワークを適用してもよい。
また、上記第２実施形態では、覚醒度判定部７８によって乗員の覚醒度が所定値よりも低い場合に消音レベルを低下させるように構成したが、これに限定されない。例えば、乗員が覚醒機能を任意のタイミングでＯＦＦできるように構成してもよい。この場合、後席の乗員の睡眠時に覚醒機能をＯＦＦに切り替えることで、消音レベルを低下さないようにしてもよい。すなわち、覚醒度判定部７８によって乗員の覚醒度が所定値よりも低い場合であっても、出力部６０が制御音の振幅を小さくせずに消音レベルを維持させるようにしてもよい。また、運転席のみに覚醒度センサ７６を設けてもよい。
さらに、上記第２実施形態では、アクセル開度及び加速度の両方に応じて制御音の振幅を変化させる構成としたが、これに限定されない。例えば、アクセル開度センサ７２で検知されたアクセル開度のみに応じて制御音の振幅を変化させる構成としてもよい。この場合、アクセル開度センサ７２で検知されたアクセル開度が大きくなるほど、出力部６０が振幅を小さい制御音を出力することで、加速度に関係なく疾走感を得ることができる。また逆に、加速度センサ７４で検知された加速度のみに応じて制御音の振幅を変化させる構成としてもよい。
また、上記実施形態でＣＰＵ１４がソフトウェア（プログラム）を読み込んで実行した消音処理を、ＣＰＵ１４以外の各種のプロセッサが実行してもよい。この場合のプロセッサとしては、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ－Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）等の製造後に回路構成を変更可能なＰＬＤ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ）、及びＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）等の特定の処理を実行させるために専用に設計された回路構成を有するプロセッサである専用電気回路等が例示される。また、消音処理を、これらの各種のプロセッサのうちの１つで実行してもよいし、同種又は異種の２つ以上のプロセッサの組み合わせ（例えば、複数のＦＰＧＡ、及びＣＰＵとＦＰＧＡとの組み合わせ等）で実行してもよい。また、これらの各種のプロセッサのハードウェア的な構造は、より具体的には、半導体素子等の回路素子を組み合わせた電気回路である。
さらに、上記実施形態では、ストレージ２０に種々のデータを記憶させる構成としたが、これに限定されない。例えば、ＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｋ）、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｋ）、及びＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）メモリ等の記録媒体を記憶部としてもよい。この場合、これらの記録媒体に各種プログラム及びデータなどが格納されることとなる。
１０ 乗物用消音装置
３０ 第一マイク
３２ 第二マイク
３８ スピーカ
５０ 第一音信号取得部
５２ 第二音信号取得部
５６ 予測部
５８ 制御音生成部
６０ 出力部
６２ 出力音信号取得部
７０ 乗物用消音装置
７２ アクセル開度センサ（車両情報検知部）
７４ 加速度センサ（車両情報検知部）
７６ 覚醒度センサ
Ｍ 学習済モデル

Claims (7)

  1. 座席に着座した乗員の頭部近傍の騒音信号を取得する第一音信号取得部と、
    前記第一音信号取得部で取得された騒音信号の逆位相となる制御音を生成する制御音生成部と、
    前記騒音信号とは異なる所定の周波数の音信号を取得する第二音信号取得部と、
    前記制御音生成部によって生成された制御音に前記第二音信号取得部で取得された音信号を加えて出力する出力部と、
    を有し、
    前記第一音信号取得部は、複数の座席を備えた車両において、各座席の近傍に設けられた第一マイクから騒音信号を取得し、
    前記制御音生成部は、座席ごとに制御音を生成し、
    前記第二音信号取得部は、各座席の近傍に設けられた第二マイクから音信号を取得し、
    前記出力部は、各座席の近傍に設けられたスピーカから各座席に対応する前記制御音を出力すると共に、前記スピーカから全ての座席の前記第二マイクで取得された音信号を出力する乗物用消音装置。
  2. 前記第二音信号取得部によって取得される音信号は、乗員が発声した音声及び緊急車両のサイレンの少なくとも一つを含む請求項１に記載の乗物用消音装置。
  3. 前記第一音信号取得部によって取得される騒音信号は、ロードノイズ、風切音及び空調装置の送風音の少なくとも一つを含む請求項１又は２に記載の乗物用消音装置。
  4. 前記出力部で出力された音信号を取得する出力音信号取得部を備え、
    前記出力音信号取得部で取得された前記音信号が前記第一音信号取得部で取得された前記騒音信号よりも大きい場合に、前記出力部による前記制御音の出力を停止させる請求項１～３の何れか１項に記載の乗物用消音装置。
  5. 車両のアクセル開度及び加速度の少なくとも一方を検知する車両情報検知部を備え、
    前記出力部は、前記車両情報検知部で検知されたアクセル開度及び加速度の少なくとも一方が大きくなるにつれて、出力する制御音の振幅を小さくする請求項１～４の何れか１項に記載の乗物用消音装置。
  6. 乗員の覚醒度を検知する覚醒度センサを備え、
    前記出力部は、前記覚醒度センサが検知した覚醒度が所定値よりも低くなった場合に、出力する制御音の振幅を小さくする請求項５に記載の乗物用消音装置。
  7. 座席に着座した乗員の頭部近傍の騒音信号を取得する第一音信号取得ステップと、
    前記第一音信号取得ステップで取得された騒音信号の逆位相となる制御音を生成する制御音生成ステップと、
    前記騒音信号とは異なる所定の周波数の音信号を取得する第二音信号取得ステップと、
    前記制御音生成ステップで生成された制御音に前記第二音信号取得ステップで取得された前記音信号を加えて出力する出力ステップと、
    を有し、
    前記第一音信号取得ステップでは、複数の座席を備えた車両において、各座席の近傍に設けられた第一マイクから騒音信号を取得し、
    前記制御音生成ステップでは、座席ごとに制御音を生成し、
    前記第二音信号取得ステップでは、各座席の近傍に設けられた第二マイクから音信号を取得し、
    前記出力ステップでは、各座席の近傍に設けられたスピーカから各座席に対応する前記制御音を出力すると共に、前記スピーカから全ての座席の前記第二マイクで取得された音信号を出力する乗物用消音方法。
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