JPH0671356B2 - 車両のこもり音抑制装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、車両のこもり音抑制装置に係り、特に車両の
こもり音を抑制する車両のこもり音抑制装置に関する。

［従来の技術］ 車体構造を改良してこもり音を抑制する構成では車両の
重量が大幅に増加したりコスト高となるため、車室内に
マイクロフオンで構成された音波検出手段及びスピーカ
で構成された付加音源を配設し、音波検出手段より入力
されたこもり音の振幅と位相とを制御装置によって制御
し受聴点でこもり音に対して同一振幅で逆相となる音を
生成する。そして、生成された音を付加音源から発生さ
せることにより、こもり音を抑制する車両のこもり音抑
制装置が案出されている（特開昭60−151150号、実願昭
61−14783号（実開昭62−127053号））。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、従来の車両のこもり音抑制装置が作動さ
れると、音波検出手段に入力される音には、こもり音の
他に付加音源から発生される音も含まれる。このため、
制御装置自身が生成した信号が制御回路に入力されるこ
とになり、正帰還のループが形成されることにより制御
装置が発振現象を起こし、ハウリングが発生する場合が
ある、という問題がある。

本発明は上記問題点を解決すべき成されたもので、制御
装置自身が生成した信号を制御回路に入力されるのを防
止し、制御装置の発振現象を防止する車両のこもり音抑
制装置を提供することを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ 上記目的を達成するために本発明は、受聴点におけるこ
もり音に対して振幅が等しく、位相が逆相となる音を付
加音源から発生してこもり音を抑制する車両のこもり音
抑制装置において、第９図に示すように、車室内の音波
を検出する音波検出手段と、前記音波検出手段からこも
り音の振動の周期または周波数を求める振動検出手段
と、前記周期または周波数を有すると共に、受聴点にお
けるこもり音の位相に対して前記付加音源から発生され
る音の位相が逆相となるような矩形波信号を発生する発
振手段と、前記受聴点におけるこもり音の振幅に対応す
る電圧信号を発生する電圧信号発生手段と、前記発振手
段からの矩形波信号をサイン波に変換するコンバータ
と、前記電圧信号発生手段によって発生された電圧信号
のレベルに応じて前記コンバータより出力されたサイン
波の電圧レベルを変化させて前記付加音源に出力する増
幅器と、前記付加音源から前記音波検出手段までの音波
の伝達特性に等しい伝達関数が設定されて前記増幅器の
出力信号が入力される伝達関数設定手段と、前記音波検
出手段と前記振動検出手段との間に配置されて前記音波
検出手段出力から前記伝達関数設定手段出力を減算する
減算手段と、を備えて構成したものである。

［作用］ 本発明によれば、音波検出手段に入力された車室内の音
波からこもり音の振動周期または周波数が振動検出手段
によって求められる。発振手段では、振動検出手段によ
って求められた周期または周波数を有すると共に、受聴
点におけるこもり音の位相に対して付加音源から発生さ
れる音の位相が逆相となるような矩形波信号を発生す
る。また電圧信号発生手段では、受聴点におけるこもり
音の振幅に対応する電圧信号を発生する。そして発振手
段で発生された矩形波信号は、コンパレータによってサ
イン波に変換され、増幅器によって前記電圧信号のレベ
ルに応じて増幅され付加音源に出力される。付加音源に
より出力された音は、受聴点におけるこもり音に対して
位相が逆相で、増幅が等しくなり、こもり音を抑制する
ことができる。また、付加音源より音が出力されると、
減衰しながら車室空間内を伝搬し、こもり音と合成さ
れ、音波検出手段に入力されるようになる。従って、付
加音源から出力される信号と音波検出手段に入力される
信号間の伝達特性に等しい伝達関数を伝達関数設定手段
によって設定し、伝達関数設定手段を介して出力される
信号を減算手段によって音波検出手段に入力された信号
より差し引くことにより、こもり音のみの信号が入力さ
れることになる。

［実施例］ 以下図面を参照して本発明の一実施例を詳細に説明す
る。

第１図には本発明に係る車両のこもり音抑制装置のブロ
ツク図が示されており、その主要なブロツクから出力さ
れる信号波形が第４図に示されている。

音波検出手段であるマイクロフオン10は、車室内の乗員
着座位置付近に設置されて車室内の音波こもり音を検出
するものである。マイクロフオン10で検出されたこもり
音は減算器24を介してプリアンプ12で増幅され、さらに
バンドパスフイルタ（BPF）14でこもり音として低減す
べき周波数、例えば40〜200Hzの信号のみを取り出す。
バンドパスフイルタ14の出力は、飽和増幅器26に入力さ
れ、ここで、第４図に示される如く、矩形波26Sの信号
に変換される。飽和増幅器26の出力信号は、振動検出手
段、位相差算出手段、電圧信号発生手段及び発振手段を
備えた制御回路20の入力端子Ｉに送り込まれている。ま
た、この制御回路20には記憶回路19が接続されている。

制御回路20では、この矩形波26Sに基づいて、付加音源
であるスピーカ22から発生する音のマイクロフオン10入
力信号（振動周期τ）に対する位相差（θ）が演算さ
れ、この位相差（θ）を有する矩形波20Sを出力端子Ｐ
から発生すると共に、スピーカ22から発生する音の大き
さに対する電圧レベルを演算し（第７図及び第８図のグ
ラフ参照）、その信号を出力端子Ｌから出力させるよう
になっている。

ここで、出力端子Ｐから出力された矩形波20Sはコンバ
ータ28へと出力され、出力端子Ｌからの電圧信号は増幅
器30へと送られるようになっている。

コンバータ28では制御回路20の出力端子Ｐからの矩形波
20Sをサイン波28Sに変換し、次いでこのサイン波28Sを
前記増幅器30へと出力するようになっている。増幅器30
ではこのサイン波28Sを増幅（増幅率μ）してスピーカ2
2の駆動信号としている。なお、増幅器30は電圧制御増
幅器であり、出力端子Ｌからの電圧信号によって増幅率
μが決定されるようになっている。

一方、増幅器30から出力された信号は、伝達関数設定手
段15である減衰器16と移相器18にも送り込まれ、第２図
に示される如く、スピーカ22の出力信号とマイクロフオ
ン10出力信号間の伝達特性に等しい伝達関数（振幅、位
相の周波数特性）を制御対象周波数範囲で設定し、減算
手段である減算器24によって移相器18の出力信号をマイ
クロフオン10出力信号から差し引くようになっている。
これにより、マイクロフオン10出力信号からスピーカ22
の出力信号を差し引くことができ、制御回路20にはこも
り音信号のみが入力されるようになっている。

第３図に示される如く、制御回路20の内部構造はマイク
ロコンピユータ32を中心に構成されている。なお、本実
施例では、このマイクロコンピユータにモトローラ社の
MC6801が適用されている。

マイクロコンピユータ32には、定電圧が供給されてお
り、水晶振動子34により、マイクロコンピユータ32の動
作の基本となるクロツクパルスを発生させている。

マイクロコンピユータ32には、バツフア回路36を介して
制御回路20の入力端子Ｉが接続されており、このマイク
ロコンピユータ32からは、トランジスタ38を介して制御
回路20の出力端子Ｐへと接続され、D/A変換回路（デジ
タル−アナログ変換回路）40を介して制御回路20の出力
端子Ｌへ接続されている。

以下第５図及び第６図に従いマイクロコンピユータ32の
制御ルーチンを詳細に説明する。

第５図には位相差θ、増幅率μの演算処理ルーチンプロ
グラムが示されている。このプログラムは、飽和増幅器
26から制御回路20の入力端子Ｉに送られる矩形波の立上
がりのタイミングで起動される割込み処理ルーチンであ
り、図示を省略したが、マイクロコンピユータ32内のエ
ツジデイテクタが立下がりを検出することによって、イ
ンプツトキヤプチヤフラグがセツトされて割込みが発生
する。

このプログラムが起動されるとステツプ101において、
インプツトキヤプチヤフラグがセツトされ、同時にイン
プツトキヤプチヤフラグにセツトされているフリーラン
ニングカウンタの値Ｔ（１）が読み込まれ、さらにステ
ツプ102においてステップ101で読み込まれたフリーラン
ニングカウンタの値Ｔ（１）と前回の処理時に同様に読
み込まれた値Ｔ（０）との差、すなわち、飽和増幅器の
出力信号26Sの振動周期τが求められる。求められた振
動周期τのデータは記憶回路に格納される。

ステップ103において、次回の処理時のためにステツプ1
01で読み込まれたフリーランニングカウンタの値Ｔ
（１）をＴ（０）とし、記憶回路へ記憶する。

次に、ステツプ110において、ステップ102で求めた振動
周期τに基づいて位相差θを求める。なお、振動周期τ
と位相差θとの間には、本願発明者が行った実験より、
第７図に示すような関係があることが確認されている。
記憶回路19には、この振動周期τと位相差θとの関係が
マップとして記憶されており、前述のステップ110では
前記記憶回路19に記憶されたマップを用い、振動周期τ
に基づいて公知の補間演算法により位相差θを演算す
る。ここで、演算された位相差θは記憶回路に格納され
る。

ステツプ151において、上記の場合と同様に記憶回路に
記憶されている第８図のマツプにより、振動周期τに基
づいて増幅器30の増幅率μが読み出される。演算された
増幅率μはステツプ152においてマイクロコンピユータ3
2から出力される。マイクロコンピユータ32から出力さ
れた増幅率μのデータは、D/A変換回路40で電圧信号に
変換され、制御回路20の出力端子Ｌを介して増幅器30へ
と出力される。

なお、位相差θ、増幅率μを第７図及び第８図の如く決
定するに際しては、乗員の着座位置（受聴点）及びスピ
ーカ位置の関係から、スピーカ22からの音が、乗員着座
位置（受聴点）においてこもり音に対して同振幅、逆位
相となるように設定する。

次に、第６図に示されているメイン処理ルーチンプログ
ラムにある発振処理ルーチンのフローチヤートについて
説明する。

ステツプ141において、前記ルーチンのステツプ110で求
められた位相差θからτ/2を引いて矩形波26Sの立ち下
がりタイミングθｄを決定する。矩形波26Sの立ち上が
り、立ち下がりの各タイミングは、第４図に示される如
く、飽和増幅器26からの矩形波26Sが立ち上ったタイミ
ングより位相差θ分だけ遅れたタイミングで立ち上り、
これからτ/2前のタイミングで立ち下るものとされる。
これにより、制御回路20の出力端子Ｐからコンバータ28
に送られる第４図に示されている矩形波20Sは、受聴点
におけるこもり音の振動の位相と逆相となる。

ステツプ142においては、第４図に示される如く、フリ
ーランニングカウンタの値Ｔ（１）と矩形波の立ち上り
タイミングでのフリーランニングカウンタの値Ｔ（０）
との差を求めることにより、矩形波が立ち上ってからの
経過時間ｔを求める。次にステツプ143において、時間
ｔがθｄ以上となったか否かを判定し、ステツプ144に
おいて時間ｔがθ以上となったか否かを安定する。

時間ｔがθｄ以上に達するまでは、ステツプ143からス
テツプ145へと移行する。ステツプ145において論理
（０）の低レベルの信号を出力する。また、ステツプ14
3で時間ｔがθｄ以上となった場合はステツプ144へと移
行し、さらにステツプ144においてθ未満の場合はステ
ツプ146へ移行して論理（１）の高レベルの信号を出力
する。ステツプ144で時間ｔがθ以上となるとステツプ1
45へと移行し、論理（０）の低レベルの信号を出力す
る。

ここで、マイクロコンピユータ32から出力される論理信
号はトランジスタ38でこの論理が反転し制御回路20の出
力端子Ｐからは第４図の矩形波20Sが発生し、コンバー
タ28でサイン波28Sへ変換される。コンバータ28からの
サイン波28Sは増幅器30において前記振動周期τに対し
て求められた増幅率μに対応する電圧信号が出力される
ため前記振動周期τに対応する振幅の信号とされる。

なお、第５図及び第６図のフローチヤートにおいて、ス
テツプ101からステツプ103の処理は、振動検出手段に相
当し、ステツプ110及びステツプ141からステツプ146の
処理は、発振手段に相当し、ステツプ151及びステツプ1
52の処理は、電圧信号発生手段に相当する。

以上のことから、スピーカ22からは、受聴点におけるこ
もり音に対して位相が逆相で、同振幅の音が発生され、
スピーカ22からの音によってこもり音が抑制される。

また、スピーカ22から出力される音は、減衰しながら車
室空間内を伝搬し、こもり音と合成され、マイクロフオ
ン10に入力されるようになる。従って、移相器18と減衰
器16によってスピーカ22の出力信号とマイクロフオン10
の出力信号間の伝達関数を設定させる。そして、減算器
24によってマイクロフオン10の出力信号から伝達関数設
定器15の出力信号を差し引くことにより、マイクロフオ
ン10の出力信号からスピーカ22の出力信号が差し引かれ
ることになる。従って、こもり音のみが制御回路20に入
力され、制御系が自分自身の信号により発振することが
なくなり、ハウリングの発生が防止できる。

なお、増幅器30の出力信号とマイクロフオン10の出力信
号間の伝達関数は各周波数毎に予め調査して決定する。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、付加音源から出力
される信号と音波検出手段に入力される信号間の伝達特
性に等しい伝達関数を伝達関数設定手段によって設定
し、設定された伝達関数を減算手段によって音波検出手
段に入力される信号より差し引くことにより、音波検出
手段に入力される信号から付加音源が発生した音を取り
除くことになり、制御系の発振が防止できる。また、車
室内の付加音源が発生した音の影響が少ない音波検出手
段設置位置を探すという労力がなくなり、設置位置の自
由度が大きくなる、という優れた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブロツク図、第２図
（ａ）及び（ｂ）は増幅器出力信号とマイクロフオン出
力信号間の伝達関数を示すグラフ、第３図は制御回路の
内部構造を示す回路図、第４図は第１図の主要なブロツ
クの出力信号波形図、第５図及び第６図は主要プログラ
ムの制御ルーチンを示す流れ図、第７図はこもり音の周
期と位相差との関係を示すグラフ、第８図はこもり音の
周期と増幅率との関係を示すグラフ、第９図は本発明の
クレーム対応図である。 10……マイクロフオン、 15……伝達関数設定手段、 16……減衰器、 18……移相器、 20……制御回路、 22……スピーカ、 24……減算器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】受聴点におけるこもり音に対して振幅が等
   しく、位相が逆相となる音を付加音源から発生してこも
   り音を抑制する車両のこもり音抑制装置において、 車室内の音波を検出する音波検出手段と、 前記音波検出手段からこもり音の振動の周期または周波
   数を求める振動検出手段と、 前記周期または周波数を有すると共に、受聴点における
   こもり音の位相に対して前記付加音源から発生される音
   の位相が逆相となるような矩形波信号を発生する発振手
   段と、 前記受聴点におけるこもり音の振幅に対応する電圧信号
   を発生する電圧信号発生手段と、 前記発振手段からの矩形波信号をサイン波に変換するコ
   ンバータと、 前記電圧信号発生手段によって発生された電圧信号のレ
   ベルに応じて前記コンバータより出力されたサイン波の
   電圧レベルを変化させて前記付加音源に出力する増幅器
   と、 前記付加音源から前記音波検出手段までの音波の伝達特
   性に等しい伝達関数が設定されて前記増幅器の出力信号
   が入力される伝達関数設定手段と、 前記音波検出手段と前記振動検出手段との間に配置され
   た前記音波検出手段出力から前記伝達関数設定手段出力
   を減算する減算手段と、 を備えたことを特徴とした車両のこもり音抑制装置。