JPH06118968A - 車室内騒音の低減装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 スピーカの低周波領域での音圧レベルを改善
した車室内騒音の低減装置を実現する。 【構成】 一つのマイクと複数個のスピーカとを組合せ
且つ該マイクと各スピーカとの距離の差が所定の低周波
数に対応する波長の４分の１以下となるように設置して
おく。また選択部よりこれらのスピーカを選択できるよ
うにしておく。コントローラは、エンジンの振動に同期
した基準信号が所定の低周波数に対応するエンジン回転
数以下になったことを検出した時には、該選択部を制御
して複数個のスピーカを併用する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は車室内騒音の低減装置に
関し、特に自動車等の車室閉空間内の低周波の騒音をア
クティブに低減する装置に用いる車室内騒音の低減装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】自動車等の車室内の騒音は、閉空間を形
成する車室が一定の条件下で共振現象を起こすことに因
るものであり、その原因たる起振力はエンジンの回転振
動成分等によるものと考えられている。

【０００３】このような車室内騒音を適応的に低減しよ
うとする試みが最近なされており、その一例が図６に示
されている。

【０００４】図において、１は自動車等の車両、１０は
車両１内の車室、１１はエンジン、１２はエンジン１１
の回転に同期した基準信号を検出する手段としてのエン
ジン振動センサ（ノックセンサでも良い）又はエンジン
回転数センサ、１３は車室１０内の騒音レベルを検出す
るマイク、１４は騒音を減少させる音を発生するスピー
カ、そして、１５は車室１０内のシートである。

【０００５】また、２は、センサ１２及びマイク１３の
出力によりエンジンの振動で励起される車体の振動系の
伝達特性の逆伝達特性を同定するコントローラで、セン
サ１２のアナログ出力をディジタル出力に変換するＡ／
Ｄ変換器２１と、Ａ／Ｄ変換器２１のディジタル出力を
入力する適応フィルタ２２と、適応フィルタ２２のディ
ジタル出力をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換器２３
と、このアナログ信号を増幅してスピーカ１４に与える
電力増幅器２４と、マイク１３のアナログ出力をディジ
タル信号に変換して適応フィルタ２２に与えるＡ／Ｄ変
換器２５とで構成されている。尚、２６は車両走行前に
ホワイトノイズ等を用いて予め測定したスピーカ−マイ
ク間の空間伝達特性を与えるフィルタである。

【０００６】図７は図６に示した適応フィルタ２２の周
知例を示したもので、この場合の適応アルゴリズムとし
ては周知の最急降下法や、学習同定法や、ＬＭＳ法等が
挙げられるが、ここではＬＭＳ法を用いている。

【０００７】図中、Ｚ^-1はエンジン振動Ｘ(n) を各サン
プル毎に遅延させるための遅延素子を示し、ｈ(0) 〜ｈ
(n-1) は各遅延素子Ｚ^-1の出力信号に対して乗算するた
めのフィルタ（タップ）係数であり、各フィルタ係数は
ＬＭＳアルゴリズム、即ち、 ｈ(n+1)=ｈ(n) ＋２μｅ(n) Ｘ(n) に従ってサンプル毎に更新される。但し、ｉ＝０…ｎ，
μは上述したステップサイズであり、この場合のステッ
プサイズμを選択すると共に、フィルタ係数を各サンプ
ルのエンジン振動Ｘ(n) に掛け且つ加算するという畳み
込み演算を行うことによりスピーカ１４への出力信号ｙ
(n) が求められる。

【０００８】そして、このスピーカ出力ｙ(n) を、車室
１０を経由してマイク１３に伝達させることによりマイ
ク１３からは車室１０によって減衰された成分Ｙ(n) だ
け減少した誤差成分ｅ(n) ＝Ｙ(n) −ｙ(n) が発生さ
れ、これを上記のＬＭＳアルゴリズムによりマイク出力
ｅ(n) を最小値に収束させるようにフィルタ係数をサン
プル毎に更新すれば、エンジン１１からマイク１３まで
の車室内空間伝達系の特性の逆伝達特性を同定すること
ができ、マイク出力ｅ(n) 、即ち運転者の耳元騒音を最
小にすることができる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】このような従来の車室
内騒音の低減装置では、密閉型スピーカを使用していた
ため、低周波領域の音圧レベルが低く、低回転域での消
音効果が小さくなってしまう。

【００１０】例えば、実際に乗用車に搭載可能なスピー
カのサイズは１０〜２０cm口径であるが、その低周波数
再生能力は１０cm口径で１００Hz（エンジン回転数3000
rpmに相当) 、１６cm口径で７０Hz（エンジン回転数210
0rpm に相当) 、２０cm口径（エンジン回転数1500rpm
に相当) で５０Hzが限界であり、音圧レベルもかなり低
下してしまう。

【００１１】この問題を解消するために通常考えられる
ことは、スピーカユニットの大口径化やスピーカボック
スの大容積化であるが、このようにすると車両への実装
組み込みが非常に難しくなるという問題があった。

【００１２】従って本発明は、エンジンの振動に同期し
た基準信号を検出する手段と、車室内に設けたスピーカ
と、車室内騒音を検出するマイクと、該基準信号により
車体の振動系の耳元までの伝達特性の逆伝達特性を同定
し該マイクの入力が最小になるように該スピーカへの信
号を制御する適応型コントローラとを備えた車室内騒音
の低減装置において、スピーカの低周波領域での音圧レ
ベルを改善した車室内騒音の低減装置を実現することを
目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明に係る車室内騒音の低減装置では、一つのマ
イクと複数個のスピーカとを組合せ且つ該マイクと各ス
ピーカとの距離の差が所定の低周波数に対応する波長の
４分の１以下となるように設置しておくと共に選択部よ
りこれらのスピーカを選択できるようにしておき、該基
準信号が該所定の低周波数に対応するエンジン回転数以
下になったことを該コントローラが検出したときには該
選択部を制御して複数個のスピーカを併用することを特
徴としたものである。

【００１４】

【作用】通常、コントローラが、エンジンの回転に同期
した基準信号により車体の振動系の耳元までの伝達特性
の逆伝達特性を同定し該マイクの入力が最小になるよう
に増幅器を介して該スピーカへの信号を制御するという
「アクティブ・ノイズ制御」を行っており、このとき、
コントローラは選択部に対して一つのマイクに対して一
つのスピーカを組み合わせるような制御を行っている。

【００１５】一方、該基準信号が所定の低周波数に対応
するエンジン回転数以下になったことを該コントローラ
が検出したときには、コントローラは選択部を制御する
ことにより一つのマイクに対して複数のスピーカを組み
合わせるように制御する。

【００１６】これにより選択されたマイクと複数個のス
ピーカの組合せにおいては、マイクと各スピーカとの距
離の差が所定の低周波数に対応する波長の４分の１以下
となるように予め設置されているので、各スピーカから
の出力音圧は合成される形となって音圧レベルが高くな
る。

【００１７】従って、低周波数においても音圧レベルが
上げることができ、消音効果の低下を防止することが出
来る。

【００１８】

【実施例】図１は、本発明に係る車室内騒音の低減装置
の一実施例を示したものであり、この実施例においても
図６の従来例と同様にエンジンの回転に同期した基準信
号を検出する手段としてのエンジン回転数センサ１２
と、このエンジン回転数センサ１２からの回転パルスと
マイク出力とを受けてスピーカ出力を制御する適応型コ
ントローラ２とを備えている。

【００１９】但し、この実施例では車両内に２つのマイ
ク１３ａと１３ｂとを備え、これらのマイク１３ａ及び
１３ｂに対してそれぞれ更に２つのスピーカ１４ａ１，
１４ａ２及び１４ｂ１，１４ｂ２が組み合わされてお
り、これら４つのスピーカ１４ａ１，１４ａ２，１４ｂ
１，１４ｂ２に対してそれぞれパワーアンプ２４ａ１，
２４ａ２，２４ｂ１，２４ｂ２を介して選択部としての
スピーカ選択スイッチ３が接続され、コントローラ２に
よって制御されるようになっている。

【００２０】そして、１つのマイク１３ａと２つのスピ
ーカ１４ａ１，１４ａ２と２つのパワーアンプ２４ａ
１，２４ａ２とでシステムａを形成し、１つのマイク１
３ｂと２つのスピーカ１４ｂ１，１４ｂ２と２つのパワ
ーアンプ２４ｂ１，２４ｂ２とでシステムｂを形成して
いる。

【００２１】更に、これらのシステムａとシステムｂは
適用型コントローラ２によって制御されるスピーカ選択
スイッチ３によってそれぞれのスピーカとパワーアンプ
とが選択可能になっており、マイク１３ａ，１３ｂに対
してそれぞれ１つのスピーカまたは２つのスピーカが接
続されるべきであるか否かがコントローラ２によって決
定され、スピーカ選択スイッチ３を介して選択される様
になっている。

【００２２】また、コントローラ２におけるフィルタ２
６（図６参照）を構成するＲＯＭ１及びＲＯＭ２は、そ
れぞれ１つのスピーカを選択した場合の空間伝達特性Ｇ
Ｄ（図６参照）、及び２つのスピーカによる空間伝達特
性ＧＤを予め従来と同様の方法で測定し且つ記憶してお
いたものである。

【００２３】尚、図中、回転数検出器５はエンジン回転
数センサ１２からの回転パルスから回転数を検出するも
のであり、コントローラ２の中に内蔵する事も可能であ
る。

【００２４】図２は図１に示した２つのマイク１３ａ，
１３ｂと、４つのスピーカ１４ａ１，１４ａ２，１４ｂ
１，１４ｂ２を車両１に設置した状況を平面的に略示し
たもので、この例ではマイク１３ａをドライバー席側に
設置すると共に、マイク１３ｂを助手席側に設置し、こ
のマイク１３ａとスピーカ１４ａ１，１４ａ２とでシス
テムａの制御空間を形成し、マイク１３ｂとスピーカ１
４ｂ１，１４ｂ２とで助手席側のシステムｂの制御空間
を形成している。尚、これらの制御空間はコントローラ
２においてそれぞれ独立している。

【００２５】図２のマイク−スピーカ間の距離関係が図
３に示されており、この様な状態において、マイク１３
ａとスピーカ１４ａ１との距離ｒａ１と、マイク１３ａ
とスピーカ１４ａ２との距離ｒａ２との差（ｒａ１−ｒ
ａ２）は音圧レベルが低くなる所定の低周波数における
波長λの４分の１以下となる様にマイクとスピーカの位
置が設定されており、システムｂについても同様に距離
差（ｒｂ１−ｒｂ２）がλ／４より低くなるように予め
設定されている。尚、上記の波長λは音圧レベルが低く
なる所定の周波数ｆで音速（３４０ｍ／ｓ）を割った値
に相当する。

【００２６】この様に、マイクと各スピーカとの距離の
差が所定の低周波数に対応するエンジン回転数である時
には、各スピーカの出力レベルが低下するのでこれらの
スピーカ出力を合成する必要があり、この意味からそれ
ぞれの距離の差が波長／４以下になる様に設定されてい
る。

【００２７】この様な波長／４を与えるスピーカの位置
が図４に示されており、同図（１）に示すシステムｂ又
は同図（２）に示すシステムａのいずれにおいても図示
の斜線に示す様な領域にスピーカを設置すれば、それぞ
れマイクとスピーカとの距離同士の差が波長／４内に収
まることとなり、各スピーカ出力は打ち消されずに合成
されることとなる。

【００２８】ここで、図１の実施例の動作を説明する
と、コントローラ２には絶えずエンジン回転数センサ１
２からの回転パルスとマイク１３ａ，１３ｂからの出力
とが入力されており、これらの入力に基づいてスピーカ
出力を制御するわけであるが、図５に示す様にエンジン
回転数センサ１２からの回転パルスが所定の低周波数
（例えば１８０Hz）より高い状態にあることを示してい
る時には、コントローラ２はスピーカ選択スイッチ３を
制御することによりシステムａにおいては、通常の如く
パワーアンプ２４ａ１とスピーカ１４ａ１とを使用する
ように選択し、システムｂにおいてはパワーアンプ２０
ｂ１とスピーカ１４ｂ１とを使用する様に選択し、それ
ぞれマイク１３ａ，１３ｂとでシステムａ，ｂを形成す
るようにして車室内騒音を低減させている。

【００２９】一方、図５に示す様に所定の低周波数（上
記の１８０Hzでマイク−各スピーカの距離同士の差＝
０．４７ｍ）以下になった時にはスピーカの出力音圧レ
ベルが低下するので、これを補うため、コントローラ２
はスピーカ選択スイッチ３を制御することにより、シス
テムａにおいてはパワーアンプ２４ａ１及びスピーカ１
４ａ１だけでなくパワーアンプ２４ａ２及びスピーカ１
４ａ２も併用するように選択し、同様にシステムｂにお
いてもパワーアンプ２０ｂ１及びスピーカ１４ｂ１に加
えてパワーアンプ２４ｂ２及びスピーカ１４ｂ２とを併
用する様に選択する。

【００３０】これにより図５に示す様に所定低周波数以
下においてはスピーカマイクホンの伝達特性が改善され
低い周波数領域においても消音効果がその他の周波数領
域と同様に得られることが判る。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係る車室内
騒音の低減装置によれば、一つのマイクと複数個のスピ
ーカとを組合せ且つ該マイクと各スピーカとの距離の差
が所定の低周波数に対応する波長の４分の１以下となる
ように設置しておくと共に選択部よりこれらのスピーカ
を選択できるようにしておき、エンジンの振動に同期し
た基準信号が所定の低周波数に対応するエンジン回転数
以下になったことを検出した時には、該選択部を制御し
て複数個のスピーカを併用する様に構成したので、図５
に示すように、低周波数領域においてスピーカ出力レベ
ルが低下せず、以てあらゆる周波数領域において好まし
い消音効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る車室内騒音の低減装置の一実施例
を示したブロック図である。

【図２】本発明において車両内でのマイクとスピーカの
配置例を示した平面図である。

【図３】図２に示したマイク−スピーカ配置例のそれぞ
れの距離関係を示した図である。

【図４】本発明において車両内で１つのマイクに対する
複数のスピーカを設置する設定領域を示した図である。

【図５】本発明の効果を説明するためのグラフ図であ
る。

【図６】従来の車室内騒音の低減装置の合成例を示した
ブロック図である。

【図７】適用フィルタの一般的な構成例を示したブロッ
ク図である。

【符号の説明】

１ 車両 ２ コントローラ ３ スピーカ選択スイッチ １０ 車室 １１ エンジン １２ エンジン回転数センサ １３ａ，１３ｂ マイク １４ａ１，１４ａ２，１４ｂ１，１４ｂ２ スピーカ 図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジンの振動に同期した基準信号を検
   出する手段と、車室内に設けたスピーカと、車室内騒音
   を検出するマイクと、該基準信号により車体の振動系の
   耳元までの伝達特性の逆伝達特性を同定し該マイクの入
   力が最小になるように該スピーカへの信号を制御する適
   応型コントローラとを備えた車室内騒音の低減装置にお
   いて、 一つのマイクと複数個のスピーカとを組合せ且つ該マイ
   クと各スピーカとの距離の差が所定の低周波数に対応す
   る波長の４分の１以下となるように設置しておくと共に
   選択部よりこれらのスピーカを選択できるようにしてお
   き、該基準信号が該所定の低周波数に対応するエンジン
   回転数以下になったことを該コントローラが検出したと
   きには該選択部を制御して複数個のスピーカを併用する
   ことを特徴とした車室内騒音の低減装置。