JPH056187A - 車両用騒音制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 騒音とリファレンス信号の相関性を高め、騒
音制御能力の向上を図る。 【構成】 コントローラ４は、スピーカ５を駆動する適
応制御手段10と、伝達関数Ｈを出力する伝達関数出力部
11と、マイクロホン２からのマイクロホン出力信号に伝
達関数Ｈを畳み込む加算器12と、リファレンス信号の位
相を調整する位相調整部13と、ＩＧパルス信号のパルス
を計数し、この信号周期Ｔを位相調整部13に送出するカ
ウンタ14からなっている。また、位相調整部13は一定期
間ｔ₂ だけデータを保存しておく信号遅延手段であり、
例えばＦＩＦＯメモリ等が用いられる。入力されたマイ
クロホン出力信号はこの位相調整部13で時間ｔ₂ だけ遅
延せしめられることとなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、エンジン振動等により
生じる車室内の騒音を低減する車両用騒音制御装置に関
し、詳しくはマイクロホン等により集音した騒音と騒音
振動等に応じたリファレンス信号に基づき、上記騒音を
低減せしめる音をスピーカから出力する車両用騒音制御
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】自動車の室内における騒音は運転者およ
びその他の乗員の疲労を増大させ、また不快感を起こさ
せる。

【０００３】このような車室内騒音としては、一般に20
0Hz 〜300Hz 以下の低周波（こもり音）と、エンジン騒
音、排気系放射音、ロードノイズ、風騒音等の中高波音
とがある。

【０００４】この中でもエンジン騒音やロードノイズは
車内の人間にとって影響が大きく、その騒音が大きくな
るにつれて乗員の不快感は増大する。

【０００５】これらの騒音はエンジンや路面から車室内
に直接放射される割合よりもボディ等を伝わって車室内
に到達する割合が大であって、遮音部材を利用した防音
対策には限界があり、むしろエンジン騒音あるいはロー
ドノイズとは逆位相の音を出力して騒音を積極的に打ち
消し、車内の人間にはあたかもエンジン騒音やロードノ
イズが出ていないように感じさせる、いわば積極的防音
対策が注目されている。

【０００６】このような積極的防音対策に関する従来技
術としては、乗員のヘッドレスト付近（乗員の耳の位置
付近）に取り付けたマイクロホンによって集音した騒音
と、エンジンの回転数に同期したリファレンス信号に基
づき、車室内に取り付けたスピーカから騒音とは逆位相
となる音を出力してこのエンジン騒音を打ち消すように
したものが知られている（特表平1-501344号公報）。

【０００７】すなわち、この公報記載の技術は図12に示
す如く、車室110 内の所定位置に車室内騒音を集音する
複数個のマイクロホン112 と二次音源を構成する２つの
スピーカ111 が設置されている。マイクロホン112 によ
り集音された騒音は電気信号に変換されて制御部113 に
送出される。

【０００８】一方、エンジン102 の回転数に同期したエ
ンジン回転検出信号に基づき、リファレンス信号発生器
115 においてリファレンス信号が発生される。制御部11
3 では入力されたリファレンス信号とマイクロホン112
からの出力信号に応じて適応フィルタ114 のフィルタ常
数を変化させて２つのスピーカ111 から、車室内騒音を
打ち消す音（騒音と逆位相となる音）が出力されるよう
に上記スピーカ111 を駆動する。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、一般に騒音
源あるいは騒音入力点から集音手段の位置（乗員の耳の
位置）までは距離が大きく、両者間の騒音の伝達関数が
非線形である場合には騒音とリファレンス信号とのコヒ
ーレンス（相関性）が低下し、騒音制御能力の低下を招
くおそれがある。

【００１０】本発明は上記問題を解決するためになされ
たもので、騒音とリファレンス信号の相関性を高め、騒
音制御能力の向上を図り得る騒音制御装置を提供するこ
とを目的とするものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の車両用騒音制御
装置は、周期性を有する車室内騒音を集音する集音手段
と、該車室内の騒音を低減し得る音を出力するスピーカ
と、騒音振動に対応したリファレンス信号を生成するリ
ファレンス信号生成手段と、前記集音手段により集音さ
れた騒音と前記リファレンス信号生成手段により生成さ
れたリファレンス信号に基づき、前記集音手段の配設位
置で前記車室内騒音を低減するよう前記スピーカから該
騒音を打ち消す音が出力されるようにコントロールする
コントロール手段とを備えてなる車両用騒音制御装置に
おいて、前記リファレンス信号生成手段が、前記騒音振
動の周期Ｔと、前記集音手段により集音された騒音から
得られた位相情報とに基づき前記リファレンス信号の位
相を調整する位相調整手段を備えてなることを特徴とす
るものである。

【００１２】すなわち、リファレンス信号を生成する際
に集音手段により集音された騒音の位相情報をも考慮
し、この位相情報と、騒音振動の周期Ｔとに基づいてリ
ファレンス信号の位相を調整するようにしたことを特徴
とするものである。

【００１３】

【作用および発明の効果】上記構成によれば集音手段で
得られた騒音の位相情報をリファレンス信号生成手段に
フィードバックするようにしている。

【００１４】すなわち、実際に集音手段で得られた騒音
の位相情報を逐次測定し、リファレンス信号の波形を生
成した後、この位相を調整する際に、この測定された位
相情報に基づいて、リファレンス信号の位相を決定でき
ることになる。

【００１５】したがって、リファレンスセンサから集音
手段までの伝達関数に影響されることなく、このリファ
レンス信号に基づいてスピーカから出力される音波によ
り、集音手段位置における騒音を精度よく打ち消すこと
が可能となる。

【００１６】すなわち、本発明の車両用騒音制御装置に
よれば騒音とリファレンス信号の相関を大幅に高めるこ
とができ、装置の騒音制御能力の向上を図ることが可能
となる。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を用いて
説明する。

【００１８】図１は、本発明の実施例に係る車両用騒音
制御装置を自動車の車内に取り付けた様子を示す概略図
である。

【００１９】すなわち、この装置は各座席のヘッドレス
ト１位置に埋め込まれてなるマイクロホン２と、このマ
イクロホン２によって集音された音を変換してなる電気
信号およびイグニッションパルス検出器３（以下、ＩＧ
パルス検出器３と称する）から送出されたイグニッショ
ンパルス信号（以下、ＩＧパルス信号と称する）を入力
されるコントローラ４と、コントローラ４により駆動さ
れ、車内の騒音を打ち消す音を出力するオーディオ用フ
ロントスピーカ５とからなっている。

【００２０】上記マイクロホン２は各乗員の両耳の位置
と一致する位置に配されており、これによりコントロー
ラ４には、各乗員に実際に聞こえている音に応じた電気
信号が入力されることとなる。

【００２１】また、ＩＧパルス検出器４はエンジン回転
に同期した信号を取り出すもので、例えばクランク軸の
回転検出あるいはイグナイタからのイグニッションタイ
ミング検出等により得られた信号をＩＧパルス信号とし
て出力するものである。

【００２２】さらに、運転席のフロントパネル付近に
は、乗員が本装置のＯＮ／ＯＦＦあるいは打ち消す騒音
の種類の切換えを適宜行なうためのスイッチ4aが配設さ
れている。

【００２３】なお、上記スピーカ５はＣＤ、磁気テー
プ、チューナ等からの音声信号を音に変えて出力する一
般のオーディオ用スピーカであって、このような音と上
記騒音の打消し音とを同時に、または一方のみを出力す
るようになっている。

【００２４】図２は上記本装置の概略を示すブロック図
である。

【００２５】すなわち、この図２によれば、ＩＧパルス
検出器３から送出されたＩＧパルス信号と、増幅器６に
より増巾されＡ／Ｄ変換器７によりデジタル変換され
た、マイクロホン２から送出された騒音情報を担持した
電気信号はコントローラ４に入力され、また、コントロ
ーラ４から送出されたスピーカ駆動信号はＤ／Ａ変換器
８によりアナログ変換され、増巾器９により増巾されて
スピーカ５に印加されこのスピーカ５から所望の音を出
力させる。

【００２６】このコントローラ４は、図３に示す如き構
成となっている。すなわち、スピーカ５を駆動する適応
制御手段10と、伝達関数Ｈを出力する伝達関数出力部11
と、マイクロホン２からのマイクロホン出力信号に伝達
関数Ｈを畳み込む加算器12と、リファレンス信号の位相
を調整する位相調整部13と、ＩＧパルス信号のパルスを
計数し、この信号周期Ｔを位相調整部13に送出するカウ
ンタ14からなっている。

【００２７】以下、このコントローラ４の動作について
説明する。

【００２８】マイクロホン２により集音された騒音はマ
イクロホン出力信号として電気信号に変換され、このコ
ントローラ４に入力される。

【００２９】このマイクロホン出力信号は、エラー信号
として適応制御手段10に入力されるとともに加算器12に
入力される。この加算器12ではマイクロホン出力信号に
伝達関数Ｈが畳み込まれる。

【００３０】また、位相調整部13は一定期間ｔ₂ だけデ
ータを保存しておく信号遅延手段であり、例えばＦＩＦ
Ｏメモリ等が用いられる。入力されたマイクロホン出力
信号はこの位相調整部13で時間ｔ₂ だけ遅延せしめられ
ることとなる。

【００３１】すなわち、スピーカ５からはマイクロホン
２位置での騒音を打ち消し得る音波を出力する必要があ
るが、マイクロホン２で検出される騒音と逆位相の音波
をスピーカ５から出力したのではスピーカ５からマイク
ロホン２までの伝達関数Ｈに伴なう無駄時間ｔ₁ がある
ために位相のずれを生じ効果的に打ち消すことは困難で
ある。

【００３２】図４は、このことを視覚的に示すグラフで
ある。(a) はマイクロホン２で検出された騒音の波形Ａ
を示すものであり、(b) はマイクロホン出力信号に基づ
き、位相調整をせずに生成された打消音のマイクロホン
２の位置における波形Ｂを示すものである。波形Ｂは、
波形Ａの逆位相波形に対して伝達関数Ｈに伴なう無駄時
間ｔ₁ だけ遅れており、これでは波形Ｂによって波形Ａ
を効果的に打ち消すことはできない。

【００３３】そこで、騒音に周期性があることを利用し
て位相調整部13によりさらに時間（Ｔ−ｔ₁ ）に相当す
る時間ｔ₂ だけマイクロホン出力信号の位相を遅延せし
めたタイミングでリファレンス信号を生成し、これに基
づき上述した位相のずれを生じない打ち消し音をスピー
カ５から発生させて、マイクロホン２の位置における騒
音を効果的に打ち消すようにしている。

【００３４】図４の(c) は上記波形Ｂからさらに時間ｔ
₂ だけ位相を遅延せしめた波形Ｃ（本実施例装置のスピ
ーカ５から出力されたマイクロホン２の位置における打
消音の波形）を示すものであり、この波形Ｃは波形Ａを
逆位相とした波形となっており、この波形Ｃにより波形
Ａが効果的に打ち消されることが理解できる。

【００３５】なお、この位相調整部13によって位相を調
整されて生成されたリファレンス信号は、この後適応制
御手段10に入力され、適応制御手段10はこのリファレン
ス信号に基づいてスピーカ駆動信号を出力する。

【００３６】上記適応制御手段11は、このリファレンス
信号に基づき、このリファレンス信号に含まれる周波数
成分がマイクロホン出力信号に含まれなくなるように、
適応フィルタ20において位相調整およびゲイン調整がな
されるようにし、スピーカ５から出力される音をコント
ロールすることとなる。

【００３７】すなわち、本実施例装置の適応制御手段11
は、ＬＭＳ方式（Least Mean Square method) を採用し
ており、図５に示す如く、リファレンス信号が入力され
た適応フィルタ20に対し、適応機構21によりマイクロホ
ン出力信号に基づきフィルタ常数の調整を行なう。

【００３８】その際に、下記漸化式を用い偏差Ｊが最小
値をとるように処理する。

【００３９】

【数１】

【００４０】また、このＬＭＳ方式では図５に示される
ように適応機構21はスピーカ５とマイクロホン２の間の
伝達関数Ｈ22を入力され、この伝達関数Ｈをも考慮して
適応フィルタ20の常数を調整するようになっており、こ
れによりスピーカ５とマイクロホン２の空間的距離がい
わば補間されることとなる。

【００４１】本発明の車両用騒音制御装置としては、上
記実施例のものに限られるものではなく、その他種々の
変更が可能である。

【００４２】例えば上記実施例においては位相調整部13
としてＦＩＦＯメモリを用いているが、この位相調整部
13としては入力された信号波形を所定時間ｔ₂ だけ遅延
せしめればよく、その他の遅延手段を用いることも可能
である。

【００４３】また、上記適応制御手段11としてはＬＭＳ
方式を採用しているが、これに代えてシンプレックス(S
implex) 方式あるいはパウエル(Powell)方式を採用する
ことももちろん可能である。

【００４４】また、本実施例装置では全乗員の耳元にセ
ンサ用のマイクロホン２を取り付け、全乗員について騒
音制御をしているが、特定の乗員のみ、例えば運転手あ
るいは運転手と助手席の乗員のみについて騒音制御を行
なうことも可能で、この場合には、この特定の乗員の耳
元のマイクロホン２からの信号をコントローラ４に入力
せしめればよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る車両用騒音制御装置の
取付位置を示す概略図

【図２】図１に示す装置の概略を示すブロック図

【図３】図２に示すコントローラの内部を示すブロック
図

【図４】図３に示す位相調整部の機能を説明するための
グラフ

【図５】図３に示す適応制御手段の内部を示すブロック
図

【図６】従来技術を説明するためのブロック図

【符号の説明】

２ マイクロホン ３ イグニッションパルス検出器 ４ コントローラ ５ スピーカ 10 適応制御手段 11 伝達関数出力部 12 加算器 13 位相調整部 14 カウンタ 20 適応フィルタ 21 適応機構

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中尾憲彦 広島県安芸郡府中町新地３番１号 マツダ 株式会社内

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 周期性を有する車室内騒音を集音する集
   音手段と、該車室内の騒音を低減し得る音を出力するス
   ピーカと、騒音振動に対応したリファレンス信号を生成
   するリファレンス信号生成手段と、前記集音手段により
   集音された騒音と前記リファレンス信号生成手段により
   生成されたリファレンス信号に基づき、前記集音手段の
   配設位置で前記車室内騒音を低減するよう前記スピーカ
   から該騒音を打ち消す音が出力されるようにコントロー
   ルするコントロール手段とを備えてなる車両用騒音制御
   装置において、前記リファレンス信号生成手段が、前記
   騒音振動の周期Ｔと、前記集音手段により集音された騒
   音から得られた位相情報とに基づき前記リファレンス信
   号の位相を調整する位相調整手段を備えてなることを特
   徴とする車両用騒音制御装置。