JP7720366B2 - 車載音響制御装置 - Google Patents

Description

本開示は、ヘッドレストに内蔵されたスピーカの位置を判定するスピーカ位置判定装置及びこれを備えた車載音響制御装置に関する。

近年、交通参加者の中の高齢者や子供といった脆弱な立場にある人々に配慮し、このような人々に持続可能な輸送システムへのアクセスを提供する取り組みが活発化している。その実現に向けて、車両の居住性に関する開発を通して、交通の安全性や利便性をより一層改善する研究開発が注目されている。

車両の居住性を向上させるためには、車内空間における騒音の低減を図ることが好ましい。そこで、騒音とは逆位相の打消音を騒音に干渉させることで騒音を低減する能動型騒音低減装置の研究開発が積極的に行われている。

従来、騒音信号が入力される適応フィルタと、適応フィルタの伝達関数を適応更新する適応アルゴリズム実行部とを備え、適応フィルタから出力される騒音キャンセル信号をスピーカから出力する能動型騒音制御システムが知られている。例えば、特許文献１には、騒音キャンセル位置である乗員の耳位置に対応した伝達関数がそれぞれ設定された複数の補助フィルタが設けられ、マイクが出力するマイク出力（マイクエラー信号）を、乗員の耳位置に応じて選択された補助フィルタの出力を用いて補正した後、このマイクエラー信号を用いて適応アルゴリズム実行部が適応フィルタの伝達関数を適応更新することが開示されている。

また、特許文献１には、カメラで撮像した画像と、シートの前後方向の位置やバックレストの傾きを検出するセンサの出力とから、ユーザーの頭部の位置を検出することが開示されている。

特許第７２６２８９９号公報

しかし、特許文献１に記載のシステムでは、頭部の位置を検出するために、シートの位置やバックレストの傾きを検出するセンサが必要となるため、部品点数が増えてしまう。また近年では、ヘッドレストにスピーカが内蔵されている車両用の乗員シートが開発されている。スピーカの位置はシートの位置及びバックレストの傾きに応じて変化する。そのため、このスピーカから打消音を発生する場合には、乗員の耳位置だけでなく打消音を発生するスピーカの位置も正確に判定する必要がある。

ところで、ヘッドレストは上下高さを調整できるように構成されるのが一般的であるが、ヘッドレスト高さを検知するセンサ（以下、ヘッドレストセンサという）は一般的には設けられていない。そのため、ヘッドレストに設けられたスピーカの位置を判定するためには、ヘッドレストセンサを別途設ける必要がある。

本発明は、以上の背景に鑑み、ヘッドレストセンサを設けることなく、ヘッドレストに内蔵されたスピーカの位置を判定すること、及び、それにより騒音を効果的に低減することを課題とする。延いては、持続可能な輸送システムの発展に寄与することを課題とする。

上記課題を解決するために本発明のある態様は、ヘッドレスト（１０）に内蔵されたスピーカ（２１）の位置を判定するスピーカ位置判定装置（１８）であって、前記ヘッドレストを撮像するカメラ（１４）と、前記カメラにより撮像された画像に基づいて前記スピーカの位置を判定する位置判定装置（２５、２８）と、を備え、前記位置判定装置は、前記画像における前記ヘッドレストが有する特徴部（４１、４２、４３）に基づいて前記スピーカの位置を判定する。

この態様によれば、カメラの画像からスピーカ位置を判定できるため、ヘッドレストセンサを設けることなく、スピーカの位置を判定することができる。また、シート位置やバックレスト角度等を検出するセンサも不要である。

上記の態様において、前記特徴部が、前記スピーカ（２１）の中心（２１Ｃ）から等距離となるように前記ヘッドレスト（１０）の表面に設けられた少なくとも３つの特徴点（４１）を含み、前記位置判定装置（２５）は、前記特徴点を頂点とする多角形の中心を前記スピーカの中心位置として判定すると良い。

この態様によれば、少なくとも３つの特徴点の位置からスピーカの中心位置を判定することができる。また、スピーカが特徴点よりもヘッドレストの奥側に位置していても、特徴点の配置からスピーカの中心位置を判定することができる。

上記の態様において、前記特徴部が、前記ヘッドレスト（１０）の表面に設けられ、前記スピーカ（２１）を覆うグリル（４２）を含み、前記位置判定装置（２５）は、前記グリルの位置に基づいて前記スピーカの位置を判定すると良い。

この態様によれば、グリルを利用してスピーカの位置を判定できるため、マーカーを別途設ける必要がなく、意匠の自由度が向上する。

上記の態様において、前記ヘッドレスト（１０）がマイク（２２）を内蔵し、前記ヘッドレストの表面にはマイク用孔（４３）が設けられ、前記位置判定装置（２５）は、前記マイク用孔の位置に基づいて前記スピーカ（２１）の位置を判定すると良い。

この態様によれば、マイクで音を拾うためのマイク用孔を利用してスピーカの位置を判定できるため、マーカーを別途設ける必要がなく、意匠の自由度が向上する。

また、上記課題を解決するために本発明のある態様は、車載音響制御装置（１）であって、上記の態様のスピーカ位置判定装置（１８）と、車内の騒音（ｄ）を打ち消すための打消音（ｙ）を出力するように前記スピーカ（２１）を制御する制御装置（２３、２４）と、を備え、前記カメラ（１４）は、前記ヘッドレスト（１０）が設けられる乗員シート（６）に座る乗員の頭部を更に撮像するように配置され、前記位置判定装置（２５）は、前記画像から前記乗員の前記頭部の位置を更に判定し、前記制御装置は、前記乗員の前記頭部の位置と前記スピーカの位置とに基づいて、前記打消音を出力するように前記スピーカを制御する。

この態様によれば、カメラによってヘッドレストと乗員の頭部とを撮像し、その画像から頭部位置及びスピーカ位置の両方を判定できるため、カメラ以外のセンサを設けることなく打消音を制御することができる。

上記の態様において、前記位置判定装置（２５）は、前記画像における前記スピーカ（２１）から前記乗員の耳までの経路を遮蔽する遮蔽物（４４、４５）の有無を判定し、前記制御装置は、前記遮蔽物の有無に基づいて前記スピーカを制御すると良い。

カメラはスピーカと乗員の頭部とを撮像しているため、それらの間に遮蔽物がある場合には遮蔽物が画像に写る。この態様によれば、カメラ以外のセンサを設けることなく遮蔽物の有無を画像から判定することができる。また、遮蔽物の有無に基づいて打消音を制御することで、より正確に騒音を打ち消すことができる。

上記の態様において、前記騒音（ｄ）及び前記打消音（ｙ）から誤差信号（ｅ）を生成するマイク（２２）と、前記スピーカ（２１）を制御するための制御信号（ｕ）を生成する制御フィルタ（３１）と、前記誤差信号に基づいて、前記制御フィルタに対する適応的な更新を行う適応更新部（３８）と、を備え、前記適応更新部は、前記遮蔽物（４４、４５）が有る場合には前記制御フィルタの適応更新を停止すると良い。

スピーカ又はマイクが遮蔽されると、スピーカからマイクまでの音響特性が制御装置に設定されたモデル特性から大きくずれる。この態様によれば、適応更新部が制御フィルタの適応更新を停止することにより、誤差信号が大きくなって打消音が過大になることや、制御フィルタの適応更新制御が不安定になることが抑制される。

上記の態様において、前記ヘッドレスト（１０）の表面には、前記スピーカ（２１）を覆うグリル（４２）が設けられ、前記位置判定装置（２５）は、前記画像において前記グリルが遮蔽されたときに前記遮蔽物（４４、４５）が存在すると判定すると良い。

この態様によれば、スピーカグリルが遮蔽されているか否かを判定するという簡易な方法で遮蔽物の有無を判定することができる。

上記の態様において、前記ヘッドレスト（１０）にマイク（２２）が設けられ、前記ヘッドレストの表面にはマイク用孔（４３）が設けられ、前記位置判定装置（２５）は、前記画像において前記マイク用孔が遮蔽されたときに前記遮蔽物（４４、４５）が存在すると判定すると良い。

この態様によれば、マイク用の孔が遮蔽されているか否かを判定するという簡易な方法で遮蔽物の有無を判定することができる。

上記の態様において、前記位置判定装置（２５）は、前記画像において前記乗員の耳が遮蔽されたときに前記遮蔽物（４４、４５）が存在すると判定すると良い。

この態様によれば、頭部の位置を判定するために撮像された画像において耳が遮蔽されているか否かを判定するという簡易な方法で遮蔽物の有無を判定することができる。

以上の態様によれば、ヘッドレストに内蔵されたスピーカの位置を判定すること、及び、それにより騒音を効果的に低減することができる。

第１実施形態に係る車載音響制御装置が適用された車両を示す模式図 第１実施形態に係る車載音響制御装置を示す機能ブロック図 スピーカ位置及び耳位置の説明図 位置特定方法の第１例の説明図 位置特定方法の第２例の説明図 位置特定方法の第３例の説明図 位置特定方法の第４例の説明図 相対距離と補正係数との相関図 相対距離と適応フィルタの更新状態との相関図 遮蔽物による影響の説明図 位置特定及び遮蔽物判断方法の第１例の説明図 位置特定及び遮蔽物判断方法の第２例の説明図 第２実施形態に係る車載音響制御装置を示す機能ブロック図 第３実施形態に係る車載音響制御装置を示す機能ブロック図

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。なお、本明細書中において、各種符号に併記される「＾」（ハット）は、同定値又は推定値を示す。「＾」は、図中では各種符号の上に付されるが、本文中では各種符号の後に付される。

≪第１実施形態≫
まず、図１～図１２を参照して、本発明の第１実施形態を説明する。

＜車両３＞
図１は、第１実施形態に係る車載音響制御装置（以下、「音響制御装置１」と略称する）が適用された車両３を示す模式図である。車両３は、例えば、４輪自動車である。

車両３の車室４内には、複数の乗員シート６が配置されている。複数の乗員シート６は左右及び前後に並べて配置される。図１には、運転席の乗員シート６のみが示されている。各乗員シート６（以下、単に「乗員シート６」と称する）は、シートクッション７と、シートクッション７の後部に配置され、シートクッション７に対して回転するリクライニング部８（バックレスト）とを有する。リクライニング部８は、シートバック９と、シートバック９の上端に固定されたヘッドレスト１０とを有する。他の実施形態では、ヘッドレスト１０はシートバック９の上端にスライド可能に設けられても良い。

車両３のインストルメントパネル１３には、赤外線カメラ１４が設けられている。赤外線カメラ１４は、運転席に着座する乗員（運転者）の頭部及びヘッドレスト１０を撮影するように後方に向けて配置されている。赤外線カメラ１４は、乗員の頭部よりも前方に配置されると良く、車両３のルームミラーやシールドガラス、ルーフライニング等に設けられても良い。

＜音響制御装置１＞
音響制御装置１は、車両３の車室４内の音響を制御するものであり、車室４内で発生する騒音ｄを低減するための能動型騒音低減装置（Ａｃｔｉｖｅ Ｎｏｉｓｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｄｅｖｉｃｅ）としても機能する。より詳細には、音響制御装置１は、騒音ｄとは逆位相の打消音ｙを生成し、生成した打消音ｙを騒音ｄと干渉させることで、騒音ｄを低減する。

例えば、音響制御装置１の低減対象となる騒音ｄは、路面Ｓからの力による車輪１５の振動に起因するロードノイズである。車輪１５近傍の車両３の部分には、騒音ｄに応じた振動を検出する振動センサ１６が設けられている。振動センサ１６は、騒音ｄに応じた振動を示す参照信号ｒを出力する。なお、音響制御装置１の低減対象となる騒音ｄは、上記のロードノイズ以外の騒音（例えば、内燃機関や電動モータ等の駆動源の振動に起因する駆動系騒音）であっても良い。

音響制御装置１は、騒音ｄを打ち消すための打消音ｙを出力する複数のスピーカ２１（打消音出力装置の一例、１つのみを図示）と、騒音ｄ及び打消音ｙに基づいて誤差信号ｅを生成する複数のマイク２２（１つのみを図示）とを備える。また音響制御装置１は、誤差信号ｅに基づいて複数のスピーカ２１を制御する制御装置２３を備えている。

＜スピーカ２１＞
各スピーカ２１（以下、単に「スピーカ２１」と称する）は、乗員シート６のリクライニング部８のヘッドレスト１０に内蔵される態様で設けられている。２つのスピーカ２１が乗員シート６に着座する乗員の左右の耳に対応する位置（耳の後方位置）に配置されている。

＜マイク２２＞
各マイク２２（以下、単に「マイク２２」と称する）は、乗員シート６のリクライニング部８のヘッドレスト１０に内蔵される態様で設けられている。２つのマイク２２が乗員シート６に着座する乗員の左右の耳に対応する位置、例えば、スピーカ２１の下方近傍位置に配置されている。

＜制御装置２３＞
制御装置２３は、演算処理装置（ＣＰＵ、ＭＰＵ等のプロセッサ）と、記憶装置（ＲＯＭ、ＲＡＭ等のメモリ）と、を有するコンピュータによって構成されている。制御装置２３は、１つのハードウェアとして構成されていても良く、複数のハードウェアからなるユニットとして構成されていても良い。

図２を参照して、制御装置２３は、機能的な構成要素として、スピーカ制御部２４及び演算判定部２５を有する。スピーカ制御部２４は、スピーカ２１に対する制御信号ｕを生成し、電力増幅器２６を介してスピーカ２１を駆動する。演算判定部２５は、スピーカ２１の位置を判定するスピーカ位置判定装置１８のコンピュータハードウェアを構成する。演算判定部２５は、スピーカ２１の位置に加え、乗員の耳の位置も判定する。演算判定部２５は更に、スピーカ２１と乗員の耳との距離（以下、相対距離Ｌということがある）を推定する。なお、スピーカ位置判定装置１８は、他のハードウェアとして、上記の赤外線カメラ１４を備える。制御装置２３は、図示省略しているが、これらの機能的構成要素をスピーカ２１ごと又は乗員シート６ごとに有している。

最初に演算判定部２５について説明し、その後にスピーカ制御部２４について説明する。

＜演算判定部２５＞
演算判定部２５は、機能的な構成要素として、画像処理部２８と、相対距離演算部２９と、を有している。

＜画像処理部２８＞
画像処理部２８は、赤外線カメラ１４が撮像した画像を公知の画像処理技術を用いて画像処理することにより、乗員の頭部位置・頭部角度を演算する。また、画像処理部２８は、乗員の頭部位置・頭部角度から、乗員の左右の耳の位置を演算により判定する。

左右の耳の位置は、図３に示すように、前後位置ｄ_ｅａと、鉛直位置ｈ_ｅａとを含み、これらにより特定される。前後位置ｄ_ｅａは、車室４内の所定の前後位置に設定された鉛直基準面から、後方への距離によって表される。鉛直位置ｈ_ｅａは、所定の水平基準面（例えば、リクライニング部８の回動軸を通る水平面）から上方への距離によって表される。左右の耳の位置は、左右位置を更に含んでも良い。左右位置は、例えば、乗員シート６の幅方向の中心から側方への距離によって表される。画像処理部２８は、演算して得た乗員の左右の耳の位置を相対距離演算部２９に出力する。

また、画像処理部２８は、ヘッドレスト１０に内蔵されたスピーカ２１の位置を演算により判定する。スピーカ２１の位置は、図３に示すように、前後位置ｄ_ｓｐと、鉛直位置ｈ_ｓｐとを含み、これらにより特定される。スピーカ２１の前後位置ｄ_ｓｐは、耳の前後位置ｄ_ｅａと共通の鉛直基準面から、後方への距離によって表される。スピーカ２１の鉛直位置ｈ_ｓｐは、耳の鉛直位置ｈ_ｅａと共通の水平基準面から上方への距離によって表される。スピーカ２１の位置は左右方向に変化しない。スピーカ２１の位置が左右方向に変化可能に乗員シート６が構成されている場合、スピーカ２１の位置は左右位置を更に含んでも良い。その場合の左右位置は、例えば、車両３の幅方向の中心から側方への距離によって表される。画像処理部２８は、演算して得たスピーカ２１の位置を相対距離演算部２９に出力する。

次に、スピーカ２１の位置の判定方法の具体例について説明する。

図４は位置特定方法の第１例の説明図である。図４（Ａ）は、赤外線カメラ１４から近距離にあるヘッドレスト１０を示し、図４（Ｂ）は、赤外線カメラ１４から遠距離にあるヘッドレスト１０を示している。画像処理部２８は、画像の中からヘッドレスト１０の特徴点を抽出する。図示例における特徴点は、ヘッドレスト１０の輪郭に沿って設けられた４つのマーカー４１である。画像処理部２８は、４つのマーカー４１の位置関係から、まずヘッドレスト１０の前後位置を判定する。

具体的には、画面におけるマーカー４１の左右方向の離間距離は、赤外線カメラ１４からの離間距離に対応しており、ヘッドレスト１０が後方にあるほど小さくなる。そこで画像処理部２８は、画面におけるマーカー４１の左右方向の離間距離からヘッドレスト１０の前後位置を演算する。

前後位置が特定されると、画像処理部２８は、画面におけるマーカー４１の位置から、ヘッドレスト１０の上下位置を演算することができる。画像処理部２８は、ヘッドレスト１０の位置とスピーカ２１の位置（中心位置）との関係を示すデータを保持しており、演算したヘッドレスト１０に基づいてスピーカ２１の位置を判定する。

このように演算判定部２５の画像処理部２８は、画像におけるヘッドレスト１０が有する特徴部に基づいてスピーカ２１の位置を判定する。この態様によれば、赤外線カメラ１４の画像からスピーカ位置を判定できるため、シート位置やバックレスト角度等を検出するセンサが不要となる。

なお、ヘッドレスト１０は上下高さを調整できるように構成されるのが一般的であるが、ヘッドレスト高さを検知するセンサは一般的には設けられていない。そのため、仮に乗員シート６にシートセンサ（前後位置センサ及びリクライニング角度センサ）が設けられても、シートセンサだけでヘッドレスト１０やヘッドレスト１０に内蔵されたスピーカ２１の位置を判定することはできない。これに対し、本実施形態のスピーカ位置判定装置１８は、ヘッドレスト高さを検知するセンサを要することなく、スピーカ２１の位置を判定することができる。

他の例では、ヘッドレスト１０にマーカー４１が設けられていなくても良い。画像処理部２８は、例えば、ヘッドレスト１０の輪郭や、ヘッドレスト１０の表面に現れている模様や表示の継ぎ目等を特徴点として抽出し、複数の特徴点からヘッドレスト１０の位置を特定しても良い。

図５は位置特定方法の第２例の説明図である。図５（Ａ）は、赤外線カメラ１４から近距離にあるヘッドレスト１０を示し、図５（Ｂ）は、赤外線カメラ１４から遠距離にあるヘッドレスト１０を示している。図４の例と同様に、画像処理部２８は、画像の中からヘッドレスト１０の特徴点を抽出する。図示例における特徴点は、各スピーカ２１の周囲に設けられた３つのマーカー４１である。これらのマーカー４１は、スピーカ２１の中心２１Ｃから等距離となるようにヘッドレスト１０の表面に設けられている。画像処理部２８は、３つのマーカー４１の位置関係から、まずスピーカ２１の前後位置を判定する。

具体的には、画面におけるマーカー４１間の距離、及びマーカー４１を頂点にする三角形の面積は、赤外線カメラ１４からの離間距離に対応しており、ヘッドレスト１０が後方にあるほどそれぞれ小さくなる。そこで画像処理部２８は、画面におけるマーカー４１の位置関係から、ヘッドレスト１０（すなわち、マーカー４１）の前後位置を演算する。

前後位置が特定されると、画像処理部２８は、画面におけるマーカー４１の位置から、ヘッドレスト１０（すなわち、マーカー４１）の上下位置を演算することができる。スピーカ２１の中心２１Ｃの位置は、３つのマーカー４１の中心であり、画像処理部２８は、演算したマーカー４１の位置に基づいてスピーカ２１の位置を判定する。

他の例では、ヘッドレスト１０に各スピーカ２１の周囲に４つ以上のマーカー４１が設けられていても良い。マーカー４１の数が多くなると、一部のマーカー４１が乗員の頭部等によって隠れてしまっても、見えているマーカー４１からスピーカ２１の位置を判定することができる。

図６は位置特定方法の第３例の説明図である。図６（Ａ）は、赤外線カメラ１４から近距離にあり、且つ赤外線カメラ１４に正面を向けたヘッドレスト１０を示し、図６（Ｂ）は、赤外線カメラ１４から遠距離にあり、且つ赤外線カメラ１４に対して傾斜したヘッドレスト１０を示している。つまり、図６（Ｂ）のリクライニング部８は、図６（Ａ）の場合に比べて後方に傾けられている。

図示例における特徴点は、各スピーカ２１の中心２１Ｃから等距離となるように各スピーカ２１の周囲に設けられた４つのマーカー４１である。図示例における特徴点は、ヘッドレスト１０の輪郭に沿って設けられた４つのマーカー４１である。画像処理部２８は、４つのマーカー４１の位置関係から、まずヘッドレスト１０の前後位置を判定する。

具体的には、画面におけるマーカー４１の左右方向の離間距離は赤外線カメラ１４からの離間距離に対応している。そこで画像処理部２８は、画面におけるマーカー４１の左右方向の離間距離からヘッドレスト１０の前後位置を演算する。前後位置が特定されると、画像処理部２８は、画面におけるマーカー４１の位置から、ヘッドレスト１０の上下位置を演算することができる。

また画像処理部２８は、左右に並ぶマーカー４１の離間距離と、上下に並ぶマーカー４１の離間距離との比率から、ヘッドレスト１０の傾斜角度を演算する。画像処理部２８は、マーカー４１の位置とスピーカ２１の位置（中心位置）との関係を示すデータを保持している。スピーカ２１がヘッドレスト１０の表面よりも奥側に配置されている場合、画像処理部２８はヘッドレスト１０の傾斜角度とヘッドレスト１０の表面からスピーカ２１までの距離とに基づいて、スピーカ２１の位置を正確に判定することができる。

図５及び図６に示した例では、スピーカ２１の中心２１Ｃから等距離となる、ヘッドレスト１０の表面の位置に、少なくとも３つのマーカー４１が設けられている。演算判定部２５の画像処理部２８は、特徴点を頂点とする多角形の中心をスピーカ２１の中心位置として判定し、少なくとも３つの特徴点の位置からスピーカ２１の中心位置を判定することができる。また、スピーカ２１が特徴点よりもヘッドレスト１０の奥側に位置していても、特徴点の配置からスピーカ２１の中心位置を判定することができる。

図７は位置特定方法の第４例の説明図である。この例では、ヘッドレスト１０の表面に、それぞれ対応するスピーカ２１を覆う２つのグリル４２が設けられている。また、ヘッドレスト１０の表面におけるグリル４２の下方には、ヘッドレスト１０に内蔵された２つのマイク２２に整合する位置に２つのマイク用孔４３が設けられている。画像処理部２８は、画像からグリル４２を抽出してグリル４２の位置を判定し、グリル４２の位置に基づいてスピーカ２１の位置を判定する。また画像処理部２８は、画像からマイク用孔４３を抽出してマイク用孔４３の位置を判定し、マイク用孔４３の位置に基づいてスピーカ２１の位置を判定する。

より詳細に説明すると、画像処理部２８は、グリル４２の形状及び大きさ、グリル４２間の距離、並びにグリル４２と対応するスピーカ２１との位置関係を示すデータを備えている。典型的には、グリル４２の中心位置とスピーカ２１の中心位置とは互いに一致する。画像処理部２８は、画像から各グリル４２の輪郭を抽出し、抽出した各グリル４２の幅寸法又は両グリル４２間の距離に基づいて、まずグリル４２の前後位置を特定する。前後位置が特定されると、画像処理部２８は、画面におけるグリル４２の位置から、グリル４２の中心の上下位置を演算し、グリル４２の位置を特定する。そして画像処理部２８は、グリル４２の位置、具体的にはグリル４２の輪郭の中心位置を、スピーカ２１の位置と判定する。

スピーカ２１がグリル４２から奥側へ離れている場合、画像処理部２８は、グリル４２の幅寸法と高さ寸法との比率から、グリル４２及びヘッドレスト１０の傾斜角度を演算しても良い。この場合、画像処理部２８は、演算により判定したグリル４２の位置（輪郭の中心位置）から、ヘッドレスト１０の傾き及びグリル４２とスピーカ２１との距離を演算に入れてスピーカ２１の位置を判定する。

また画像処理部２８は、マイク用孔４３間の距離、及びマイク用孔４３とそれに近接配置されたスピーカ２１との位置関係を示すデータを備えている。画像処理部２８は、画像から抽出した両マイク用孔４３間の距離に基づいて、まずマイク用孔４３の前後位置を特定する。前後位置が特定されると、画像処理部２８は、画面におけるマイク用孔４３の位置から、マイク用孔４３の上下位置を演算し、マイク用孔４３の位置を特定する。そして画像処理部２８は、演算により判定したマイク用孔４３の位置及び上記位置関係からスピーカ２１の位置を判定する。

画像処理部２８は、グリル４２を特徴部としてスピーカ２１の位置を判定しても良く、マイク用孔４３を特徴部としてスピーカ２１の位置を判定しても良い。更に、画像処理部２８は、グリル４２及びマイク用孔４３の両方を特徴部としてスピーカ２１の位置を判定しても良い。

このように演算判定部２５の画像処理部２８は、グリル４２を利用して、グリル４２の輪郭の中心をスピーカ２１の中心位置として判定できるため、図３～図６に示したマーカー４１を別途設ける必要がなく、意匠の自由度が向上する。また、画像処理部２８は、マイク用孔４３を利用して、マイク用孔４３の位置に基づいてスピーカ２１の位置を判定できる。この場合にも、マーカー４１を別途設ける必要がなく、意匠の自由度が向上する。

画像処理部２８は、スピーカ２１の位置判定に加え、スピーカ２１から乗員の耳までの経路を遮蔽する遮蔽物の有無の判定も行う。遮蔽物の有無判定については後に詳述する。

＜相対距離演算部２９＞
図２を参照して、相対距離演算部２９は、入力されたスピーカ２１の位置（前後位置ｄ_ｓｐ、鉛直位置ｈ_ｓｐ）及び乗員の左右の耳の位置（前後位置ｄ_ｅａ、鉛直位置ｈ_ｅａ）に基づいて、スピーカ２１から対応する耳までの相対距離Ｌを演算する。相対距離演算部２９は、演算して得た相対距離Ｌをスピーカ制御部２４に出力する。

＜スピーカ制御部２４＞
スピーカ制御部２４は、機能的な構成要素として、制御信号生成部３１と、制御信号補正部３２と、参照信号補正部３３と、適応補正部３４とを有する。制御信号補正部３２は、補正部３６と、係数設定部３７とを有する。適応補正部３４は、適応更新部３８と、更新判断部３９とを有する。

＜制御信号生成部３１＞
制御装置２３の制御信号生成部３１は、制御フィルタＷによって構成されている。制御フィルタＷは、例えば、ＦＩＲフィルタ（有限インパルス応答フィルタ）によって構成されている。他の実施形態では、制御フィルタＷは、ＳＡＮフィルタ（単一周波数適応型ノッチフィルタ）等によって構成されていても良い。

制御信号生成部３１には、振動センサ１６から騒音ｄに対応する参照信号ｒが入力される。他の実施形態では、参照信号ｒは、振動センサ１６により生成される代わりに、例えば、騒音ｄから参照信号ｒを生成する参照マイク（図示せず）によって生成されても良い。或いは、参照信号ｒは振動センサ１６や参照マイク以外の構成要素から制御信号生成部３１に入力されても良い。

制御信号生成部３１は、制御フィルタＷによって参照信号ｒに対してフィルタ処理を施すことで、スピーカ２１を制御するための制御信号ｕを生成する。制御フィルタＷは、乗員の耳がスピーカ２１から正常な距離範囲をもって離れているときに、スピーカ２１から乗員の耳に届く打消音ｙが乗員に届く騒音ｄに対して１８０°異なる位相と同じ音量とを有するように予め同定された伝達関数を有している。正常な距離範囲については後述する。制御信号生成部３１は、生成した制御信号ｕを制御信号補正部３２に出力する。

＜制御信号補正部３２＞
制御装置２３の制御信号補正部３２は、制御信号生成部３１から入力される制御信号ｕを、スピーカ２１から乗員の耳までの相対距離Ｌに基づいて補正する。具体的には、制御信号補正部３２では、補正部３６は乗算器により構成されており、補正係数Ｇを有している。補正部３６は、制御信号ｕを補正係数Ｇで補正し、すなわち制御信号ｕに補正係数Ｇを乗じることで制御信号ｕを補正し、補正制御信号ｕ'を出力する。補正係数Ｇはスピーカ２１に発生させるべき打消音ｙの音量係数である。

スピーカ２１と乗員の耳との相対距離Ｌが長くなると（耳がスピーカ２１から離れると）スピーカ２１から耳に到達する打消音ｙが小さくなる。これに対し補正部３６は、相対距離Ｌが長くなるほど大きくなる補正係数Ｇを備え、制御信号ｕを補正係数Ｇで補正する。このように補正部３６は、打消音ｙが小さくなることを補正係数Ｇで補正するという単純な方法で制御信号ｕを補正できるため、補助フィルタを複数設ける場合に比べて制御装置２３のメモリ容量や計算量が削減される。

補正部３６は、生成した補正制御信号ｕ'を電力増幅器２６に出力する。電力増幅器２６は、補正制御信号ｕ'に応じた電力をスピーカ２１に供給し、スピーカ２１を駆動する。これにより、スピーカ２１は、制御信号補正部３２から出力される補正制御信号ｕ'に応じた打消音ｙを発生させる。

補正部３６の補正係数Ｇは係数設定部３７によって設定される。係数設定部３７は、スピーカ２１から乗員の耳までの相対距離Ｌが長くなるほど大きくなるように補正係数Ｇを設定する。具体的には、係数設定部３７は、図８に示す相対距離Ｌと補正係数Ｇとの相関図に示されるゲインマップを備えている。係数設定部３７は、このゲインマップを参照し、入力される相対距離Ｌに応じた補正係数Ｇを補正部３６に設定する。

このゲインマップでは、相対距離Ｌの増加に応じて単調増加するように補正係数Ｇが設定されている。また、相対距離Ｌが第１閾値Ａから第２閾値Ｂまでの範囲（以下、通常範囲Ａ－Ｂと記す）では、補正係数Ｇは１に設定されている。通常範囲Ａ－Ｂは、上記スピーカ２１から離れている乗員の耳位置の正常な範囲に対応する値である。例えば、第１閾値Ａが１００ｍｍであり、第２閾値Ｂが１７５ｍｍであって良い。相対距離Ｌが０であるときの補正係数Ｇは、例えば、０．１や０．２であって良い。

図２を併せて参照して、係数設定部３７は、耳がスピーカ２１から正常な距離範囲をもって離れているとき（相対距離Ｌが通常範囲Ａ－Ｂにあるとき）、補正部３６の補正係数Ｇを１に設定する。相対距離Ｌが第１閾値Ａよりも小さいとき、係数設定部３７は補正部３６の補正係数Ｇを１よりも小さな値に設定する。相対距離Ｌが第２閾値Ｂよりも大きいとき、係数設定部３７は補正部３６の補正係数Ｇを１よりも大きな値に設定する。

＜参照信号補正部３３＞
参照信号補正部３３は、二次経路フィルタＣ＾によって構成されている。二次経路フィルタＣ＾は、スピーカ２１からマイク２２までの二次経路の伝達関数の推定値を示すフィルタである。二次経路フィルタＣ＾は、例えば、ＦＩＲフィルタによって構成されている。他の実施形態では、二次経路フィルタＣ＾は、ＳＡＮフィルタ等によって構成されていても良い。

参照信号補正部３３は、二次経路フィルタＣ＾によって参照信号ｒに対してフィルタ処理を施すことで、打消音ｙの推定値を示す打消音推定信号ｙ＾を生成する。参照信号補正部３３は、生成した打消音推定信号ｙ＾を適応補正部３４の適応更新部３８に出力する。

＜適応補正部３４＞
適応補正部３４の適応更新部３８は、ＬＭＳアルゴリズム等の適応アルゴリズムを用いて、制御信号生成部３１を構成する制御フィルタＷを適応的に更新する。より詳細には、適応更新部３８は、マイク２２から出力される誤差信号ｅが最小になるように、制御フィルタＷを適応的に更新する。

適応補正部３４の更新判断部３９は、スピーカ２１と耳との相対距離Ｌに基づいて、適応更新部３８による更新の可否を判断する。具体的には、更新判断部３９は、図９に示すように、相対距離Ｌが第１閾値Ａから第２閾値Ｂまでの通常範囲Ａ－Ｂにあるときに、適応更新をｏｎ（許可、すなわち更新を実行）と判断する。それ以外のときには、更新判断部３９は適応更新をｏｆｆ（不許可、すなわち更新を停止）と判断する。更新判断部３９は、判断結果を適応更新部３８に出力する。

適応更新部３８は、更新判断部３９による判断結果に応じ、制御信号生成部３１を構成する制御フィルタＷの適応更新の実行／停止を切り替える。適応更新部３８は、判断結果が許可であるときにのみ、制御フィルタＷの適応更新を実行する。判断結果が不許可であるときは、適応更新部３８が制御フィルタＷの適応更新を停止する。適応更新が停止されている間、制御フィルタＷは上記の予め同定された伝達関数で参照信号ｒに対してフィルタ処理を施す。

実施形態では、上記のように各乗員シート６において、２つのスピーカ２１が乗員の耳に対応する位置に設けられ、スピーカ２１ごとにスピーカ制御部２４が設けられている。そして、制御装置２３の制御信号補正部３２は、制御フィルタＷから出力される制御信号ｕを相対距離Ｌに基づいて補正し、補正制御信号ｕ'に基づいてスピーカ２１を制御する。つまり、スピーカ２１から乗員の耳までの相対距離Ｌに基づいて直接的に制御信号ｕが補正される。そのため、制御が簡略であるうえ、乗員の耳位置の変化に対する打消音ｙの追従が早い。

また、音響制御装置１は上記のスピーカ位置判定装置１８を備え、赤外線カメラ１４はヘッドレスト１０と乗員の頭部とを撮像するように配置されるため、演算判定部２５は画像からスピーカ２１の位置及び乗員の頭部の位置の両方を判定できる。これにより、制御装置２３は、カメラ以外のセンサを設けることなく、乗員の頭部の位置とスピーカ２１の位置とに基づいてスピーカ２１を駆動して、打消音ｙ制御することができる。

続いて、上記した遮蔽物の有無判定について説明する。図１０は遮蔽物による影響の説明図である。図１０（Ａ）は、スピーカ２１から乗員の耳までの経路に遮蔽物がない通常状態を示している。図１０（Ｂ）は、スピーカ２１から乗員の耳までの経路に遮蔽物としてシートカバー４４が存在する遮蔽状態を、図１０（Ｃ）は、同経路に遮蔽物としてヘッドホン４５が存在する遮蔽状態をそれぞれ示している。

図１０（Ａ）に示す通常状態では、スピーカ制御部２４が制御信号ｕを相対距離Ｌに基づいて補正することにより、乗員の耳位置において騒音ｄが打消音ｙによって効果的に打ち消される。ところが、図１０（Ｂ）及び（Ｃ）に示す遮蔽状態では、スピーカ２１から乗員の耳に伝搬される打消音ｙの音量が低下するため、打消音ｙによる騒音ｄの打消効果が低くなる。そこで、図２のスピーカ位置判定装置１８の画像処理部２８は、遮蔽物の有無を判定し、スピーカ制御部２４は遮蔽物の有無に基づいてスピーカ２１を制御する。

つまり、赤外線カメラ１４はスピーカ２１と乗員の頭部とを撮像しているため、それらの間に遮蔽物がある場合には遮蔽物が画像に写る。そこで、本実施形態の音響制御装置１は、カメラ以外のセンサを用いることなく遮蔽物の有無を画像から判定し、遮蔽物の有無に基づいて打消音ｙを制御することで、より正確に騒音ｄを打ち消す。以下に詳細を説明する。

なお、欧州（Ｅｕｒｏ－ＮＣＡＰ：Ｅｕｒｏｐｅａｎ Ｎｅｗ Ｃａｒ Ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ Ｐｒｏｇｒａｍｍｅ）では、運転者のよそ見を検出して警告を発する機能の搭載が評価される。そのため、ドライバーモニターカメラは標準的に装備されるようになってきている。そのカメラを利用して、乗員の頭部の位置、スピーカ２１の位置又は遮蔽物の有無等の画像判定を行ってもよい。これにより、専用のカメラを設ける必要もなくなる。

図１１は位置特定及び遮蔽物判断方法の第１例の説明図である。図１１（Ａ）に示すように、この例では図７の第４例と同様に、ヘッドレスト１０の表面にスピーカ２１を覆う２つのグリル４２が設けられ、グリル４２の下方に２つのマイク用孔４３が設けられている。そして、これらがスピーカ２１の位置判定のための特徴部として利用される。

一方、図１１（Ｂ）に示すように、ヘッドレスト１０にシートカバー４４が被せられると、シートカバー４４はスピーカ２１から乗員の耳までの経路を遮蔽する。また、シートカバー４４は位置判定のための特徴部であるグリル４２及びマイク用孔４３を覆って見えなくする。したがって、図２の画像処理部２８は、特徴部からスピーカ２１の位置を判定することができない。

この場合、画像処理部２８は、特徴部であるグリル４２が遮蔽されて抽出できないことから、スピーカ２１から乗員の耳までの経路に遮蔽物があることを判定する。つまり、画像処理部２８は、スピーカ２１のグリル４２が遮蔽されているか否かを判定するという簡易な方法で遮蔽物の有無を判定することができる。

また、画像処理部２８は、特徴部であるマイク用孔４３が遮蔽されて抽出できないことから、スピーカ２１から乗員の耳までの経路に遮蔽物があることを判定する。つまり、画像処理部２８は、マイク用孔４３が遮蔽されているか否かを判定するという簡易な方法で遮蔽物の有無を判定することができる。

図１２は位置特定及び遮蔽物判断方法の第２例の説明図である。図１２（Ａ）に示すように、この例でも図７の第４例と同様に、ヘッドレスト１０の表面にスピーカ２１を覆う２つのグリル４２が設けられ、グリル４２の下方に２つのマイク用孔４３が設けられている。そして、これらがスピーカ２１の位置判定のための特徴部として利用される。

一方、図１２（Ｂ）に示すように、乗員がヘッドホン４５を装着すると、ヘッドホン４５はスピーカ２１から乗員の耳までの経路を遮蔽する。また、ヘッドホン４５は位置判定のための特徴部であるグリル４２の一部を覆って見え難くするうえ、乗員の耳を覆って見えなくする。このような場合、図２の画像処理部２８は、特徴部からスピーカ２１の位置を判定できない虞がある。

画像処理部２８は、グリル４２の一部を抽出できず、乗員の耳を抽出できないことから、スピーカ２１から乗員の耳までの経路に遮蔽物があることを判定する。つまり、画像処理部２８は、乗員の耳が遮蔽されているか否かを判定するという簡易な方法で遮蔽物の有無を判定することができる。

図２の画像処理部２８は、遮蔽物の有無を判定すると、判定結果をスピーカ制御部２４に出力する。遮蔽物が有るとの判定結果がスピーカ制御部２４に入力されると、スピーカ制御部２４の更新判断部３９は、相対距離Ｌが通常範囲Ａ－Ｂにあるか否かに関わらず、適応更新をｏｆｆ（不許可、すなわち更新を停止）と判断する。よって、適応更新部３８は制御フィルタＷの適応更新を停止する。

スピーカ２１又はマイク２２が遮蔽されると、スピーカ２１からマイク２２までの音響特性Ｃが参照信号補正部３３を構成する二次経路フィルタＣ＾に設定されたモデル特性から大きくずれる。本実施形態では、適応更新部３８が制御フィルタＷの適応更新を停止することにより、誤差信号ｅが大きくなって打消音ｙが過大になることや、制御フィルタＷの適応更新制御が不安定になることが抑制される。

また、遮蔽物が有るとの判定結果がスピーカ制御部２４に入力されると、制御信号補正部３２の係数設定部３７は、補正係数Ｇを、図８に示す相対距離Ｌに応じた値よりも大きな値に設定する。例えば、係数設定部３７は補正係数Ｇを図８に示す値の１．５倍に設定する。これにより、遮蔽物によって低下する、スピーカ２１から乗員の耳に伝搬される打消音ｙの音量が大きくなるため、打消音ｙによる騒音ｄの打消効果が向上する。

このように、スピーカ制御部２４が遮蔽物の有無に基づいてスピーカ２１を制御することにより、より正確に騒音ｄを打ち消すことができる。

なお、本実施形態では、遮蔽物が有るとの判定がスピーカ制御部２４に入力されたときに、更新判断部３９が制御フィルタＷの適応更新を停止し、係数設定部３７は補正係数Ｇを増大させているが、スピーカ制御部２４がこれと異なる制御をしても良い。例えば、スピーカ制御部２４は打消音ｙの出力自体を停止しても良い。打消音ｙの出力自体を停止することにより、音響特性Ｃの変化に起因して耳に聞こえる騒音ｄが増幅することが防止できる。或いは、更新判断部３９が制御フィルタＷの適応更新を停止し、係数設定部３７が補正係数Ｇを図８に示す通常の値に設定しても良い。

≪第２実施形態≫
次に、図１３を参照して本発明の第２実施形態について説明する。なお、第１実施形態と同一又は同様の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。特に断りがない限り、以降の実施形態においても同様とする。

本実施形態の音響制御装置１は、マイク２２を備えておらず、制御装置２３のスピーカ制御部２４の構成において第１実施形態と相違する。具体的には、スピーカ制御部２４は参照信号補正部３３（図２）及び適応補正部３４（図２）を備えていない。つまり、スピーカ制御部２４では、制御フィルタＷの適応更新は行われず、スピーカ２１から乗員の耳までの相対距離Ｌに基づく制御信号ｕの係数補正が制御信号補正部３２によって行われる。

遮蔽物が有るとの判定結果がスピーカ制御部２４に入力されると、スピーカ制御部２４の係数設定部３７は、補正係数Ｇを、図８に示す相対距離Ｌに応じた値よりも大きな値に設定する。これにより、遮蔽物によって低下する、スピーカ２１から乗員の耳に伝搬される打消音ｙの音量が大きくなるため、打消音ｙによる騒音ｄの打消効果が向上する。

或いは、遮蔽物が有ると判定されると、係数設定部３７は、補正係数Ｇを０に設定することで、打消音ｙの出力自体を停止しても良い。打消音ｙの出力自体を停止することにより、音響特性Ｃの変化に起因して耳に聞こえる騒音ｄが増幅することが防止される。

≪第３実施形態≫
次に、図１４を参照して本発明の第３実施形態について説明する。本実施形態の音響制御装置１は、制御装置２３の構成が第１実施形態と相違する。具体的には、スピーカ制御部２４は制御信号補正部３２（図２）を備えず、スピーカ位置判定装置１８の演算判定部２５は相対距離演算部２９を備えていない。つまり、演算判定部２５では、画像処理部２８がグリル４２又はマイク用孔４３の抽出によってスピーカ２１に位置を判定するものの、位置判定は遮蔽物の有無の判定のために行われる。画像処理部２８は、遮蔽物の有無を判定すると、判定結果をスピーカ制御部２４に出力する。

遮蔽物が有るとの判定結果がスピーカ制御部２４に入力されると、スピーカ制御部２４の更新判断部３９は、適応更新をｏｆｆ（不許可、すなわち更新を停止）と判断する。よって、適応更新部３８は制御フィルタＷの適応更新を停止する。

スピーカ２１又はマイク２２が遮蔽されると、スピーカ２１からマイク２２までの音響特性Ｃが参照信号補正部３３を構成する二次経路フィルタＣ＾に設定されたモデル特性から大きくずれる。本実施形態においても、適応更新部３８が制御フィルタＷの適応更新を停止することにより、誤差信号ｅが大きくなって打消音ｙが過大になることや、制御フィルタＷの適応更新制御が不安定になることが抑制される。

以上で具体的な実施形態の説明を終えるが、本発明は上記実施形態や変形例に限定されることなく、幅広く変形実施することができる。例えば、ヘッドレスト１０を撮影するために赤外線カメラ１４が用いられているが、カメラはこれに限られず、熱を検知することができるサーマルカメラや、自然光で撮像するカメラ等であっても良い。また、上記実施形態では１台のカメラがインストルメントパネル１３に設けられているが、複数のカメラがインストルメントパネル１３に設けられても良く、複数のカメラが互いに異なる位置に設けられても良い。この他、各部材や部位の具体的構成や配置、数量、素材等、本発明の趣旨を逸脱しない範囲であれば適宜変更することができる。また、上記実施形態は、構成の一部又は全部を互いに組み合わせても良い。一方、上記実施形態に示した各構成要素は必ずしも全てが必須ではなく、適宜選択することができる。

１ ：音響制御装置（車載音響制御装置）
６ ：乗員シート
１０ ：ヘッドレスト
１４ ：赤外線カメラ
１８ ：スピーカ位置判定装置
２１ ：スピーカ
２１Ｃ ：中心
２２ ：マイク
２３ ：制御装置
２４ ：スピーカ制御部
２５ ：演算判定部（位置判定装置）
２８ ：画像処理部
３１ ：制御信号生成部（制御フィルタＷ）
３２ ：制御信号補正部
３４ ：適応補正部
３７ ：係数設定部
３８ ：適応更新部
３９ ：更新判断部
４１ ：マーカー（特徴部）
４２ ：グリル（特徴部）
４３ ：マイク用孔（特徴部）
４４ ：シートカバー（遮蔽物）
４５ ：ヘッドホン（遮蔽物）
Ｇ ：補正係数
Ｌ ：相対距離
Ｗ ：制御フィルタ
ｄ ：騒音
ｅ ：誤差信号
ｕ ：制御信号
ｙ ：打消音

Claims (7)

1. ヘッドレストに内蔵されたスピーカの位置を判定するスピーカ位置判定装置であって、前記ヘッドレスト及び乗員の頭部を撮像するカメラと、前記カメラにより撮像された画像に基づいて前記スピーカの位置及び前記乗員の前記頭部の位置を判定する位置判定装置とを備え、前記位置判定装置は、前記画像における前記ヘッドレストが有する特徴部に基づいて前記スピーカの位置を判定する、該スピーカ位置判定装置と、
   前記乗員の前記頭部の位置と前記スピーカの位置とに基づいて、車内の騒音を打ち消すための打消音を出力するように前記スピーカを制御する制御装置と、
   前記騒音及び前記打消音から誤差信号を生成するマイクと、を備え、
   前記制御装置は、前記スピーカを制御するための制御信号を生成する制御フィルタと、前記誤差信号に基づいて、前記制御フィルタに対する適応的な更新を行う適応更新部とを備え、
   前記位置判定装置は、前記画像における前記スピーカから前記乗員の耳までの経路を遮蔽する遮蔽物の有無を判定し、
   前記適応更新部は、前記遮蔽物が有る場合には前記制御フィルタの適応更新を停止する、車載音響制御装置。
2. 前記特徴部が、前記スピーカの中心から等距離となるように前記ヘッドレストの表面に設けられた少なくとも３つの特徴点を含み、
   前記位置判定装置は、前記特徴点を頂点とする多角形の中心を前記スピーカの中心位置として判定する、請求項１に記載の車載音響制御装置。
3. 前記特徴部が、前記ヘッドレストの表面に設けられ、前記スピーカを覆うグリルを含み、
   前記位置判定装置は、前記グリルの位置に基づいて前記スピーカの位置を判定する、請求項１に記載の車載音響制御装置。
4. 前記ヘッドレストがマイクを内蔵し、
   前記ヘッドレストの表面にはマイク用孔が設けられ、
   前記位置判定装置は、前記マイク用孔の位置に基づいて前記スピーカの位置を判定する、請求項１に記載の車載音響制御装置。
5. 前記ヘッドレストの表面には、前記スピーカを覆うグリルが設けられ、
   前記位置判定装置は、前記画像において前記グリルが遮蔽されたときに前記遮蔽物が存在すると判定する、請求項１に記載の車載音響制御装置。
6. 前記ヘッドレストにマイクが設けられ、
   前記ヘッドレストの表面にはマイク用孔が設けられ、
   前記位置判定装置は、前記画像において前記マイク用孔が遮蔽されたときに前記遮蔽物が存在すると判定する、請求項１に記載の車載音響制御装置。
7. 前記位置判定装置は、前記画像において前記乗員の耳が遮蔽されたときに前記遮蔽物が存在すると判定する、請求項１に記載の車載音響制御装置。