WO2018012448A1 - マイクロフォンユニットとこれを使用した騒音低減装置、および集積回路部品 - Google Patents

マイクロフォンユニットとこれを使用した騒音低減装置、および集積回路部品 Download PDF

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林　昌志
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パナソニックＩｐマネジメント株式会社
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    • H04R2499/13—Acoustic transducers and sound field adaptation in vehicles

Definitions

  • the present invention relates to a microphone unit used for noise detection and the like.
  • in-vehicle noises generated in the interior of a car is “cloud noise”. This is caused by the vibration force generated by the engine rotation being transmitted to the vehicle compartment via the vehicle body or by cavity resonance of the vehicle compartment.
  • road noise Another example of in-vehicle noise. This is because vibrations excited by road surface unevenness during traveling are transmitted to the passenger compartment as noise.
  • noise reduction device that forms a control sound having an opposite phase and equal amplitude to the noise, and flows the sound into the vehicle by a speaker to cancel it out.
  • Patent Documents 1, 2, and 3 As this noise reduction device.
  • a microphone unit is used to detect the noise in the vehicle.
  • Patent Documents 4 and 5 as microphone units.
  • An object of the present invention is to provide a microphone unit that can contribute to the detection of the occurrence of a failure in which noise cannot be detected faithfully.
  • the microphone unit of the present invention includes a housing having a sound hole, a microphone main body that detects sound entering the inside of the housing from the sound hole, and a housing that is built in the housing to the inside of the housing. And a light detector for detecting the light entering.
  • a noise reduction apparatus using a microphone unit includes a microphone unit that detects noise in a noise reduction target room, and a controller that outputs control sound for reducing noise to the noise reduction target room according to the noise detected by the microphone unit.
  • the microphone unit has a housing having a sound hole, a microphone main body that detects sound that enters the housing through the sound hole, and enters the housing through the sound hole that is built in the housing. And a light detector for detecting light.
  • the controller operates in a normal mode that outputs a control sound that is obtained by processing the reference signal that has detected the cause of the reduction target based on the noise detected by the microphone body.
  • the reference signal processing state is configured to operate in the interpolation mode that maintains the normal mode state immediately before that for a specified period.
  • a noise reduction apparatus using a microphone unit includes a microphone unit that detects noise in a noise reduction target room, and a controller that outputs control sound for reducing noise to the noise reduction target room according to the noise detected by the microphone unit.
  • the microphone unit has a housing having a sound hole, a microphone main body that detects sound that enters the housing through the sound hole, and enters the housing through the sound hole that is built in the housing.
  • a light detector that detects light, and a light source that emits non-visible light is provided in the noise reduction target room separately from the microphone unit.
  • the controller When the light detection level of the light detector is equal to or higher than the set level, the controller operates in a normal mode that outputs a control sound that is obtained by processing the reference signal that has detected the cause of the reduction target based on the noise detected by the microphone body.
  • the reference signal processing state is configured to operate in the interpolation mode that maintains the normal mode state immediately before that for a specified period.
  • the integrated circuit component of the present invention includes a silicon microphone that detects sound and a photodetector that detects light incident on the vicinity of the silicon microphone that is disposed on the same chip substrate as the silicon microphone.
  • the noise entering the inside of the housing from the sound hole of the housing can be detected by the microphone body, and the state of the sound hole can be detected by the photodetector built in the housing.
  • the controller that outputs the control sound for reducing the noise to the noise reduction target room according to the noise detected by the microphone unit has a light detection level of the photodetector.
  • the reference signal that detected the cause of the reduction target is operated in the normal mode that outputs the control sound that is processed based on the noise detected by the microphone body, and the light detection level of the photodetector is set to the set level. If it is less than that, the state in which the reference signal is processed is maintained in the state of the normal mode immediately before that for a specified period. Therefore, even when a situation occurs in which the sound hole of the microphone unit is blocked, it is possible to avoid a situation in which the operation performance is suddenly reduced or the operation becomes unstable.
  • FIG. 3 is a plan view showing the vehicle interior arrangement of the automobile equipped with the noise reduction device of the first embodiment.
  • Side view showing the interior arrangement of an automobile equipped with the noise reduction device of the first embodiment The expanded sectional view which shows the attachment state of the microphone unit of Embodiment 1.
  • FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view showing a microphone unit according to a sixth embodiment. Horizontal sectional view showing the microphone unit according to the sixth embodiment. Assembly process diagram of microphone unit of embodiment 6 Assembly process diagram of microphone unit of embodiment 6 Assembly process diagram of microphone unit of embodiment 6 Assembly process diagram of comparative microphone unit Assembly process diagram of comparative microphone unit Assembly process diagram of comparative microphone unit;
  • Embodiment 1A to 4 show Embodiment 1 of the present invention.
  • FIGS. 2A and 2B show a microphone unit used in the noise reduction apparatus shown in FIGS. 2A and 2B.
  • the microphone unit 1 includes a housing 3 having a sound hole 2 and a wiring board 4 built in the housing 3. On the wiring board 4, a microphone body 5, an electronic circuit 6 that amplifies the output signal of the microphone body 5, and a photodetector 7 are mounted in the vicinity of the microphone body 5.
  • the microphone body 5 uses an electret condenser microphone (ECM: Electron Condenser Microphone).
  • connection line 8 is a connection line for feeding power to the wiring board 4 and extracting the output signal of the microphone body 5 to the outside.
  • the hole 9 is a connection line insertion hole formed in the housing 3.
  • a pipe-shaped partition wall 10 is disposed around the microphone body 5 inside the housing 3.
  • the partition wall 10 is disposed between the upper surface of the wiring board 4 and the back surface of the housing 3, and is connected to the inside of the housing 3 from the sealed space A that connects the sound hole 2 to the microphone body 5 and the connection line insertion hole 9.
  • the sealed space B is partitioned.
  • the photodetector 7 is mounted on the wiring board 4 so as to detect the light P incident on the inside of the housing 3 from the sound hole 2 as shown in FIG.
  • the detection signal of the photodetector 7 can be read from the outside of the housing 3 through the connection line 8.
  • the detection signal of the photodetector 7 is very effective when used as an input signal in the noise reduction apparatus 11 shown in FIGS. 2A and 2B.
  • the sound hole 2 is provided in the vehicle compartment 13 in the gap 15 between the roof panel 12 of the automobile and the lining 14 of the vehicle compartment (noise reduction target chamber) 13.
  • the microphone unit 1 is attached in connection.
  • Reference numeral 16 denotes an ornament.
  • the control unit (hereinafter referred to as a controller) 17 of the noise reduction device 11 is configured with a microcomputer as a main part.
  • lighting information 20 such as a headlight 18 and a small lamp 19 is input to the controller 17 in this embodiment.
  • the connection unit 21 is a connection unit for turning on / off the power to the headlight 18, the small lamp 19, etc.
  • the headlight 18 is connected when passing through the tunnel.
  • An auto switch (not shown) that automatically turns on and off is connected.
  • the controller 17 creates a control sound Ct having the same level as the noise detected by the microphone body 5 and releases the control sound Ct into the passenger compartment through the speaker 24, thereby reducing engine noise or the like as a reduction target.
  • the control sound Ct is controlled to be appropriate by changing the function of the adaptive filter 17A configured in the controller 17.
  • the adaptive filter 17A processes and outputs the reference signal M corresponding to the rotational speed of the engine, which is the cause of the noise of the automobile, as an input signal.
  • the controller 17 is configured to perform the operation shown in FIG.
  • step S1 the vehicle interior noise Nt is read from the microphone body 5 of the microphone unit 1.
  • step S6 is executed.
  • step S6 an adaptive filter function Ft necessary to create the latest control sound Ct is determined based on the noise read in step S1.
  • step S7 which is executed after step S6, the latest control sound Ct is created by processing the reference signal M corresponding to the engine rotational speed by the adaptive filter of the function Ft updated in step S6.
  • step S8 the speaker 24 is driven to output the control sound Ct to the passenger compartment. In this specification, this is referred to as a normal mode of the noise reduction device 11.
  • step S2 of the routine R1 the light level detected by the photodetector 7 of the microphone unit 1 is read.
  • step S3 the level is determined by comparing the set level with the light level read in step S2.
  • the set level is a set value for distinguishing between the case where the sound hole 2 is not closed and the case where the sound hole 2 is closed. Light enters the passenger compartment from outside the passenger compartment, and when the sound hole 2 is closed, the level of light incident on the photodetector 7 is lowered. In step S3, it is determined whether the light level is equal to or higher than a set value.
  • step S6 is executed.
  • step S4 If it is determined in step S3 that the sound hole 2 is closed (the light level is less than the set value) from the light level read in step S2, step S4 is executed.
  • step S4 the lighting information 20 is read. If it is determined in step S5 that the light is on, the level of light incident on the photodetector 7 is reduced because the vehicle is running after sunset, and the noise detected in step S1 is effective. And step S6 is executed.
  • step S5 If it is determined in step S5 that the light is extinguished, the sound hole 2 is closed, so that the level of light incident on the photodetector 7 is reduced, and the noise detected in step S1 is It is determined that it is invalid, and step S6 is skipped and step S7 is executed.
  • the Ft-1 adaptive filter 17A updated in step S6 last time may change the engine.
  • step S8 the control sound Ct-a obtained by processing the reference signal M corresponding to the number of revolutions is temporarily output to the vehicle interior to reduce the operation performance and stabilize the operation. In this specification, this is referred to as an interpolation mode of the noise reduction device 11.
  • Step S9 is executed after step S8.
  • step S9 it is determined whether or not the controller 17 interrupts the microcomputer during the interpolation mode operation. Specifically, it is determined whether a specified time has elapsed since switching from the normal mode to the interpolation mode. Steps S7 and S8 are repeatedly executed without executing the update in step S6 until the passage of the prescribed time is detected during the interpolation mode operation, and an interrupt is generated when the passage of the prescribed time is detected, and step S1. Return to.
  • step S9 during normal mode operation, the interrupt determination is skipped and the process returns to step S1.
  • the routine R1 is executed in the interpolation mode in which the step S6 is not executed. Therefore, it is possible to avoid the occurrence of a situation in which a malfunction occurs and the passenger feels uncomfortable.
  • FIG. 5 shows a flowchart of the operation of the controller 17 in this case.
  • an annual calendar 32 (shown in FIG. 2C) in which the sunrise time and sunset time 34 for each season of the year are set in advance is connected to the controller 17 separately from the clock 33 that outputs the current time 35. Has been.
  • routine R1 in FIG. 4 is replaced with the routine R2 in FIG.
  • the routine R2 in FIG. 5 is the same as FIG. 4 except that steps S4 and S5 in FIG. 4 are replaced with steps S4-b and S5-b, respectively.
  • step S4-b the sunrise time and sunset time of the day are read from the annual calendar using the current date as a key.
  • step S5-b the current time read from the clock is compared with the standard sunrise time and sunset time read in step S4-b, and the current driving environment from the current time is either night or daytime. Determine if it exists.
  • step S6 is executed. If it is determined in step S5-b that the vehicle is running during the day, step S6 is skipped and step S7 is executed.
  • the sound hole 2 is intentionally blocked by a passenger during daytime driving when the outside of the vehicle is estimated to be bright, based on the sunrise and sunset times read from the annual calendar.
  • the operation is performed in the interpolation mode in which step S6 is not executed by executing the routine R2. For this reason, it is possible to avoid the occurrence of a situation in which a malfunction occurs due to wrong noise detection and the passenger is uncomfortable.
  • the signal of one microphone unit 1 is used as the input signal of the controller 17.
  • the signals of a plurality of microphone units are used as the input signals of the controller 17 and are incorporated in each microphone unit.
  • the night / day of the driving environment is distinguished based on the detection by the photodetector.
  • the controller 17 includes adaptive filters 17A and 17B.
  • the adaptive filters 17A and 17B process and output the reference signal M corresponding to the rotational speed of the engine as an input signal.
  • the structure of the microphone units 1a and 1b is the same as that of the first embodiment.
  • the state of attachment is the same as in FIG. 3, and both are attached with the sound hole 2 facing the vehicle interior.
  • the speaker 24a is installed in the passenger compartment so as to output control sound to the detection area of the microphone unit 1a.
  • the speaker 24b is installed in the passenger compartment so as to output control sound to the detection area of the microphone unit 1b.
  • the controller 17 is configured to perform the operation shown in FIG.
  • step S1 the noise output Nat from the microphone body 5a of the microphone unit 1a and the noise output Nbt from the microphone body 5b of the microphone unit 1b are distinguished and read.
  • routine R3 composed of steps S2 to S4 is executed to determine whether or not the sound holes 2 of the microphone units 1a and 1b are blocked. Based on the determination in routine R3, steps S5, S6, S8 or steps S7, S6, S8 are executed to output control sound from the speakers 24a, 24b into the vehicle interior.
  • step S2 of the routine R3 the light level Pa detected by the light detector 7a of the microphone unit 1a and the light level Pb detected by the light detector 7b of the microphone unit 1b are distinguished and read.
  • step S3 the level is determined by comparing the set level with the light levels Pa and Pb read in step S2.
  • step S3 If the light levels Pa and Pb read in step S2 are both brighter than the set level, it is determined in step S3 that the vehicle traveling environment is running during the day and that the sound holes 2 and 2 are not blocked. Then, step S5 is executed.
  • step S5 the function Fat of the adaptive filter 17A necessary for creating the latest control sound Ct is determined based on the latest noise output Nat read in step S1. Further, a function Fbt of the adaptive filter 17B necessary for creating the latest control sound Cbt is determined based on the latest noise output Nbt.
  • step S6 When step S6 is executed after step S5, in step S6, the reference signal M corresponding to the engine speed is processed by the adaptive filters 17A and 17B of the functions Fat and Fbt updated in step S6. The latest control sounds Cat and Cbt are created.
  • step S8 the speakers 24a and 24b are driven to output control sounds Ct and Cbt to the passenger compartment, respectively. In this specification, this is referred to as a normal mode of the noise reduction device 11.
  • step S4 is executed.
  • step S4 it is determined whether the microphone unit whose light level is dark is part or all of the microphone units 1a and 1b. When a part of the microphone unit becomes dark, it is determined that the sound hole of the darkened microphone unit is closed, and then Step S7 is executed.
  • step S7 when it is determined in step S4 that the light level Pa is bright and the light level Pb is dark, that is, the sound hole 2 of the microphone unit 1b is closed, the latest noise output Nat read in step S1. Based on the above, the function Fat of the adaptive filter 17A necessary for creating the latest control sound Ct is determined. Further, the previous function Fbt-1 is maintained without updating the function Fbt of the adaptive filter 17B based on the latest noise output Nbt.
  • step S6 which is executed after step S7, the latest control sound Cat obtained by processing the reference signal M corresponding to the engine speed of the engine with the adaptive filter 17A of the function Fat, and the reference signal corresponding to the engine speed of the engine. A control sound Cbt-a in which M is processed by the adaptive filter 17B of the previous adaptive filter Fbt-1 is created.
  • control sound output from the speaker 24b in step S8 is not updated to the latest control sound Cbt created based on the latest noise output Nbt.
  • a control sound Cbt-a obtained by processing the reference signal M corresponding to the number is output to the passenger compartment.
  • steps S7, S6, and S8 are executed is referred to as an interpolation mode of the noise reduction apparatus 11.
  • step S4 When it is determined in step S4 that the light level Pa is dark and the light level Pb is bright, that is, the sound hole 2 of the microphone unit 1a is closed, the function Fat of the adaptive filter 17A is updated in step S7. Without maintaining the previous function Fat-1, and updating the function Fbt of the adaptive filter 17B.
  • step S6 the reference signal M corresponding to the engine speed is applied to the adaptive filter Fat-1.
  • the control sound Cat-a processed by the filter 17A and the control sound Cbt processed by the adaptive filter 17B of the function Fbt are created, and in step S8 these sounds are output and the interpolation mode is executed.
  • step S4 If it is determined in step S4 that the light level Pa of the microphone unit 1a is dark and the light level Pb of the microphone unit 1b is dark, that is, it is determined that the traveling environment of the vehicle is traveling at night, then steps S5, S6, The normal mode for executing S8 is set.
  • Step S9 is executed after step S8.
  • step S9 it is determined whether or not the controller 17 interrupts the microcomputer during the interpolation mode operation. Specifically, it is determined whether a specified time has elapsed since switching from the normal mode to the interpolation mode.
  • Step S7 for updating only some of the adaptive filters is executed until the passage of the specified time is detected during the interpolation mode operation, and then S6 and S8 are executed, and an interrupt is generated when it is detected that the specified time has passed. Then, the process returns to step S1.
  • step S9 the interrupt determination is skipped and the process returns to step S1.
  • the operation is performed in the interpolation mode, so that the occupant malfunctions due to erroneous noise detection. It is possible to avoid the occurrence of an uncomfortable situation.
  • the noise detected by the microphone determined to be less than the set level can be set to 0 and the operation can be performed in the normal mode.
  • the photodetector detects natural light incident on the passenger compartment, but noise reduction is achieved when configured to detect invisible light (infrared light) irradiated into the passenger compartment.
  • the controller of the apparatus can switch between the normal mode and the interpolation mode without being based on lighting information such as a headlight and a small lamp, a preset annual calendar, and a plurality of microphone units.
  • the light emitting diode 25 as a light source is arrange
  • the microphone unit 1 is the same as that shown in FIGS. 1A and 1B of the first embodiment.
  • the sound hole 2 is formed in the gap 15 between the roof panel 12 of the automobile and the lining 14 of the passenger compartment. 13 is attached.
  • the detection sensitivity of the photodetector 7 of the microphone unit 1 is adjusted so that the detection sensitivity of other wavelengths is detected by detecting infrared IR.
  • the controller 17 is configured to perform the operation shown in FIG.
  • step S1 the noise output Nt from the microphone body 5 of the microphone unit 1 is read.
  • step S2 the light level of the infrared light IR emitted from the light emitting diode 25 and incident on the sound hole 2 directly or reflected by the passenger compartment is read by the photodetector 7.
  • step S3 the level is determined by comparing the set level with the light level read in step S2.
  • the set level is a set value for distinguishing between the case where the sound hole 2 is not closed and the case where the sound hole 2 is closed.
  • the light level incident on the photodetector 7 is lowered.
  • step S3 it is determined whether the light level is equal to or higher than a set value.
  • step S4 is executed.
  • step S4 an adaptive filter function Ft necessary to create the latest control sound Ct is determined based on the noise read in step S1.
  • step S5 is executed after step S4, in step S5, the latest control sound Ct processed by the adaptive filter of the function Ft updated in step S4 is created.
  • step S6 the speaker 24 is driven to output the control sound Ct to the passenger compartment. In this specification, this is referred to as a normal mode of the noise reduction device 11.
  • step S4 is skipped and step S5 is executed. That is, since the sound hole 2 is closed, it is determined that the noise detected in step S1 is invalid, and step S4 is skipped and step S5 is executed.
  • the Ft-1 adaptive filter 17A updated in step S4 updated last time is used.
  • step S6 the control sound Ct-a obtained by processing the reference signal M corresponding to the engine speed is temporarily output to the passenger compartment, thereby reducing the operation performance and stabilizing the operation. In this specification, this is referred to as an interpolation mode of the noise reduction device 11.
  • Step S7 is executed after step S6.
  • step S7 it is determined whether or not the controller 17 interrupts the microcomputer during the interpolation mode operation. Specifically, it is determined whether a specified time has elapsed since switching from the normal mode to the interpolation mode. Until the elapse of the specified time is detected during the interpolation mode operation, the steps S5 and S6 are repeatedly executed without executing the update in the step S4. When the elapse of the specified time is detected, an interrupt is generated, and the step S1 is performed. Return to.
  • step S4 Since the sound hole 2 is intentionally blocked by the occupant, the operation is performed in the interpolation mode in which step S4 is not performed. Therefore, the malfunction is caused by erroneous noise detection and the passenger is uncomfortable. Such a situation can be avoided.
  • the light emitted from the light emitting diode 25 is modulated with a specific code or signal, and only components containing the specific code or signal are read when the light level is read and the light level is determined in steps S3 and S4.
  • By treating it as an active ingredient it is possible to reduce the influence of various types of light generated in the passenger compartment and to expect improvement in reliability.
  • the light emitting diode 25 is arranged on the dashboard, the arrangement location is not limited to the dashboard.
  • Various instruments, indicators, and displays of audio devices that are attached to the dashboard or other places and emit light toward the passenger compartment can also be used as a light source in place of the light emitting diode 25.
  • a light source that emits light in a plurality of bands of visible light and invisible light may be used as a substitute light source.
  • the microphone unit includes the microphone main body and the photodetector.
  • the microphone unit passes light from the inside of the microphone unit to the outside through the sound hole. It is also possible to provide a light source for irradiating, and when the sound hole is blocked or a similar failure occurs, the light that has passed through the sound hole and reflected inside the microphone unit can be received by the photodetector. .
  • a light emitting diode 26 as a light source is mounted on the wiring board 4 of the microphone unit 1 as shown in FIG. 10, and infrared IR as invisible light is continuously emitted toward the vehicle interior. is doing.
  • the rest of the microphone unit 1 is the same as that of the first embodiment shown in FIGS. 1A, 1B, and 3.
  • the detection sensitivity of the photodetector 7 of the microphone unit 1 is adjusted so that the detection sensitivity of other wavelengths is detected by detecting infrared IR.
  • the controller 17 is configured to perform the operation shown in FIG.
  • step S1 the noise output Nt from the microphone body 5 of the microphone unit 1 is read.
  • step S2 the light emitted from the light emitting diode 26 through the sound hole 2 and emitted to the passenger compartment reads the light level Pt detected by the photodetector 7.
  • the light emitted from the light emitting diode 26 is not detected by the light detector 7, or is repeatedly reflected in the passenger compartment. Even if the light enters the microphone unit 1 through the hole 2, the light level is very low.
  • the light emitted from the light emitting diode 26 is reflected by the obstacle 27 and enters the microphone unit 1 through the sound hole 2. Is a very high level.
  • step S3 it is determined whether the light level read in step S3 is low or high compared with the set level. If it is determined that the level is low, then step S4 is executed.
  • step S4 an adaptive filter function Ft necessary to create the latest control sound Ct is determined based on the noise read in step S1.
  • step S5 is executed after step S4, in step S5, the latest control sound Ct processed by the adaptive filter of the function Ft updated in step S4 is created.
  • step S6 the speaker 24 is driven to output the control sound Ct to the passenger compartment. In this specification, this is referred to as a normal mode of the noise reduction device 11.
  • step S4 is skipped and step S5 is executed. That is, since the sound hole 2 is closed or close to it, it is determined that the noise detected in step S1 is invalid, and step S4 is skipped and step S5 is executed.
  • the Ft-1 adaptive filter 17A updated in step S4 updated last time is used.
  • step S6 the control sound Ct-a obtained by processing the reference signal M corresponding to the engine speed is temporarily output to the passenger compartment, thereby reducing the operation performance and stabilizing the operation. In this specification, this is referred to as an interpolation mode of the noise reduction device 11.
  • Step S7 is executed after step S6.
  • step S7 it is determined whether or not the controller 17 interrupts the microcomputer during the interpolation mode operation. Specifically, it is determined whether a specified time has elapsed since switching from the normal mode to the interpolation mode. Until the elapse of the specified time is detected during the interpolation mode operation, the steps S5 and S6 are repeatedly executed without executing the update in the step S4. When the elapse of the specified time is detected, an interrupt is generated, and the step S1 is performed. Return to.
  • step S4 Since the sound hole 2 is intentionally blocked by the occupant, the operation is performed in the interpolation mode in which step S4 is not performed. Therefore, the malfunction is caused by erroneous noise detection and the passenger is uncomfortable. Such a situation can be avoided.
  • the microphone unit includes the microphone body 5, the electronic circuit 6 that amplifies the output signal of the microphone body 5, and the photodetector 7 mounted on the wiring board 4 at a position near the microphone body 5.
  • the microphone body 5 is configured by adopting a known MEMS (Micro Electro Mechanical system) technology
  • the assembly of the microphone unit can be improved and the housing of the microphone unit is downsized. It can be expected to expand the options of the microphone unit mounting location.
  • FIGS. 12A and 12B and FIGS. 13A, 13B, and 13C show Embodiment 6 of the present invention.
  • the microphone unit 1 includes a housing 3 having a sound hole 2 and a wiring board 4 built in the housing 3.
  • the wiring substrate 4 includes a silicon microphone 28 as the microphone main body 5 formed by a semiconductor process using the MEMS technology on the chip substrate, and a photo as the photodetector 7 on the same chip substrate as the silicon microphone 28.
  • a first integrated circuit component 30 in which the transistor 29 is manufactured and a second integrated circuit component 31 in which an electronic circuit for amplifying the output signal of the silicon microphone 28 is constructed are mounted.
  • the connection line 8 is a connection line that feeds power to the wiring board 4 and extracts an output signal of the silicon microphone 28 to the outside.
  • the hole 9 is a connection line insertion hole formed in the housing 3.
  • a pipe-shaped partition wall 10 is disposed around the first integrated circuit component 30 inside the housing 3.
  • the partition wall 10 is disposed between the upper surface of the wiring board 4 and the back surface of the housing 3, and is connected to the inside of the housing 3 from the sealed space A that connects the sound hole 2 to the silicon microphone 28 and the connection line insertion hole 9.
  • the sealed space B is partitioned.
  • the mounting of the components on the wiring board 4 is completed by the steps of FIGS. 13A, 13B, and 13C.
  • the first integrated circuit component 30 and the second integrated circuit component 31 are mounted on the wiring board 4.
  • the pipe-shaped partition wall 10 is put on the first integrated circuit component 30.
  • the assembled wiring board 4 is built in the housing 3.
  • 14A, 14B, and 14C show comparative examples. This is a mounting process of the wiring board 4 in the microphone unit shown in FIG. 1 using an ECM microphone as the microphone body 5.
  • the microphone body 5 In the case of this comparative example, in FIGS. 14A and 14B, the microphone body 5, the second integrated circuit component 31 in which the electronic circuit 6 for amplifying the output signal of the microphone body 5 is constructed, the photodetector 7, and the pipe The operation of mounting the four components of the upper partition 10 on the wiring board 4 is necessary.
  • FIGS. 13A, 13B, and 13C constitutes the first integrated circuit component 30 in which the silicon microphone 28 and the phototransistor 29 are manufactured, as compared with the manufacturing process shown in FIGS. 14A, 14B, and 14C.
  • the noise reduction device of each of the above embodiments the case has been described in which the vehicle cabin is a noise reduction target room, but the following signal is further added to the input signal in the controller 17.
  • a sine wave signal generated based on the engine rotation information is added, and the controller 17 generates a sine wave signal generated based on the engine rotation information and a cabin sound (noise) from the microphone.
  • the adaptive filters 17A and 17B are appropriately controlled.
  • a reference signal correlated with road noise (noise) is added, and the controller 17 uses the reference signal correlated with road noise and the detection signal of the cabin sound (noise) from the microphone. Based on this, the adaptive filters 17A and 17B are appropriately controlled in any case.
  • the control speed is slower than in the case of reduction of muffled noise. Therefore, when the state where the sound hole 2 is blocked is detected, updating of the adaptive filter is stopped and repeated in the interpolation mode. It can also be configured to perform an action.
  • the noise reduction device of each of the above embodiments has been described for the case where the automobile cabin is a noise reduction target room.
  • a moving device such as a ship or a train
  • a microphone is used in a room or in a noise reduction device for personal devices such as active silencing headphones.
  • the interpolation mode of the controller of the noise reduction device has been described as a mode for maintaining the control state immediately before that for a certain period. Even before, the same effect can be expected by returning from the interpolation mode to the normal mode when the following interrupt instruction is detected.
  • the interpolation mode of the controller of the reduction device has been described as a mode for maintaining the control state immediately before that for a certain period, -When the control sound output is in a mode that fades out-When there are multiple microphones and the control is executed in combination with the exception of the microphone that detected the abnormality-Parameters for adjusting the amount of update when updating the adaptive filter The same applies to the case where the mode is stabilized by weakening the noise reduction function by an operation such as temporarily reducing the step parameter.
  • the microphone unit is connected to the controller of the noise reduction device.
  • this microphone unit is used by connecting to another device, for example, as shown below. Is also very effective.
  • ⁇ When used in a voice recognition device ⁇ When used in a hands-free conversation device ⁇ When used in a conference call device such as a speakerphone ⁇ When used in a long-distance communication device such as a telephone or transceiver
  • the present invention contributes to the realization of stable operation of various noise reduction devices.

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Abstract

筐体にマイク本体が内蔵されているマイクロフォンユニットであって、筐体の音孔から筐体の内部に入った音をマイク本体で検出している。筐体には音孔から筐体の内部に入った光を検出する光検出器を設けられている。したがって、この光検出器の検出レベルをモニタすることによって、音孔が閉塞する障害の発生したことを、光検出器の検出レベルの変化から検出することができる。

Description

マイクロフォンユニットとこれを使用した騒音低減装置、および集積回路部品
　本発明は、騒音の検出などに使用されるマイクロフォンユニットに関するものである。
　自動車の車室内に発生する車内騒音のひとつに「こもり音」がある。これは、エンジン回転によって発生した起振力が車体を介して車室に伝わって発生したり、車室の空洞共振によっても発生する。また、別の車内騒音の例として「ロードノイズ」があげられる。これは、走行時に路面の凹凸などにより励起された振動が騒音として車室に伝わる。このような不快な車内騒音を低減するために、騒音とは逆位相かつ等振幅の制御音を形成し、これをスピーカによって車内に流して打ち消す騒音低減装置が知られている。
　この騒音低減装置としては特許文献１，２，３がある。何れの騒音低減装置においても、車内の騒音を検出するためにマイクロフォンユニットが使用されている。マイクロフォンユニットとしては特許文献４，５がある。
特開２００９－８３８０９号公報 特開２０１６－６８７１４号公報 特開２０１４－９５７７０号公報 日本国特許第３９５５２７６号公報 特開２００９－１９４７３４号公報
　本発明は、騒音を忠実に検出できない障害発生の検出に寄与できるマイクロフォンユニットを提供することを目的とする。
　本発明のマイクロフォンユニットは、音孔を有する筐体と、筐体に内蔵され音孔から筐体の内部に入った音を検出するマイク本体と、筐体に内蔵され音孔から筐体の内部に入った光を検出する光検出器とを備える。
　本発明のマイクロフォンユニットを使用した騒音低減装置は、騒音低減対象室の騒音を検出するマイクロフォンユニットと、マイクロフォンユニットの検出した騒音に応じて騒音低減対象室に騒音を低減する制御音を出力するコントローラとを備える。マイクロフォンユニットは、音孔を有する筐体と、筐体に内蔵され音孔から筐体の内部に入った音を検出するマイク本体と、筐体に内蔵され音孔から筐体の内部に入った光を検出する光検出器とを有する。コントローラは、光検出器の光検出レベルが設定レベル以上の場合に、低減対象の原因を検出した参照信号を、マイク本体の検出した騒音に基づいて処理した制御音を出力する通常モードで動作し、光検出器の光検出レベルが設定レベル未満の場合に、参照信号を処理する状態をその直前の通常モードの状態に規定期間だけ維持する補間モードで動作するよう構成している。
　本発明のマイクロフォンユニットを使用した騒音低減装置は、騒音低減対象室の騒音を検出するマイクロフォンユニットと、マイクロフォンユニットの検出した騒音に応じて騒音低減対象室に騒音を低減する制御音を出力するコントローラとを備える。マイクロフォンユニットは、音孔を有する筐体と、筐体に内蔵され音孔から筐体の内部に入った音を検出するマイク本体と、筐体に内蔵され音孔から筐体の内部に入った光を検出する光検出器とを有し、騒音低減対象室に、非可視光を出射する光源をマイクロフォンユニットとは別に備える。コントローラは、光検出器の光検出レベルが設定レベル以上の場合に、低減対象の原因を検出した参照信号を、マイク本体の検出した騒音に基づいて処理した制御音を出力する通常モードで動作し、光検出器の光検出レベルが設定レベル未満の場合に、参照信号を処理する状態をその直前の通常モードの状態に規定期間だけ維持する補間モードで動作するよう構成している。
　本発明の集積回路部品は、音を検出するシリコンマイクと、シリコンマイクと同じチップ基板に配置されシリコンマイクの近傍に入射した光を検出する光検出器と、を備える。
　本発明のマイクロフォンユニットによると、筐体の音孔から筐体の内部に入った騒音をマイク本体で検出し、筐体に内蔵した光検出器によって音孔の状態を検出できる。
　また、本発明のマイクロフォンユニットを使用した騒音低減装置によると、マイクロフォンユニットの検出した騒音に応じて騒音低減対象室に騒音を低減する制御音を出力するコントローラは、光検出器の光検出レベルが設定レベル以上の場合に、低減対象の原因を検出した参照信号を、マイク本体の検出した騒音に基づいて処理した制御音を出力する通常モードで動作し、光検出器の光検出レベルが設定レベル未満の場合に、参照信号を処理する状態をその直前の通常モードの状態に規定期間だけ維持する。よって、マイクロフォンユニットの音孔が閉塞する事態が発生した場合であっても、動作性能が急激に低減したり、動作が不安定になる事態を回避できる。
実施の形態１のマイクロフォンユニットの拡大断面図 実施の形態１のマイクロフォンユニットの拡大平面図 実施の形態１の騒音低減装置を搭載した自動車の車室内配置を示す側面図 実施の形態１の騒音低減装置を搭載した自動車の車室内配置を示す平面図 実施の形態１の騒音低減装置を搭載した自動車の車室内配置を示す側面図 実施の形態１のマイクロフォンユニットの取り付け状態を示す拡大断面図 実施の形態１の騒音低減装置の要部の動作を示すフローチャート 実施の形態２の騒音低減装置の要部の動作を示すフローチャート 実施の形態３の騒音低減装置の車室内配置を示す平面図 実施の形態３の騒音低減装置の要部の動作を示すフローチャート 実施の形態４の騒音低減装置の車室内配置を示す側面図 実施の形態４の騒音低減装置の要部の動作を示すフローチャート 実施の形態５のマイクロフォンユニットを示す拡大断面図 実施の形態５の騒音低減装置の要部の動作を示すフローチャート 実施の形態６のマイクロフォンユニットを示す拡大断面図 実施の形態６のマイクロフォンユニットを示す水平断面図 実施の形態６のマイクロフォンユニットの組み立て工程図 実施の形態６のマイクロフォンユニットの組み立て工程図 実施の形態６のマイクロフォンユニットの組み立て工程図 比較例のマイクロフォンユニットの組み立て工程図 比較例のマイクロフォンユニットの組み立て工程図 比較例のマイクロフォンユニットの組み立て工程図
　本発明の実施の形態の説明に先立ち、従来の装置における問題点を簡単に説明する。騒音低減装置が十分に機能するためには、車室内の騒音を忠実に検出することが必要である。しかし、マイクロフォンユニットの音入口である音孔が閉塞する事態が発生した場合には、動作性能が低減したり、動作が不安定になるという問題がある。
　具体例としては、搭乗者の一人が指を音孔に押し付けて塞いだ状態がある。この他にも、マイクロフォンユニットが車内天井に配置されており、後部座席に積み上げられた荷物がマイクロフォンユニットの音孔の前方付近に近付いてしまって、車室内の騒音を検出しづらくなった場合などがある。
　以下、本発明の各実施の形態を図面に基づいて説明する。
　なお、同様の作用を成すものには同一の符号を付けて説明する。
　　（実施の形態１）
　図１Ａ～図４は本発明の実施の形態１を示す。
　図１Ａ、図１Ｂは、図２Ａ、図２Ｂに示した騒音低減装置に使用するマイクロフォンユニットを示す。
　このマイクロフォンユニット１は、音孔２を有する筐体３と、筐体３に内蔵された配線基板４とで構成されている。配線基板４には、マイク本体５と、このマイク本体５の出力信号を増幅する電子回路６、およびマイク本体５の近傍位置に光検出器７が実装されている。マイク本体５にはエレクトレットコンデンサーマイクロホン（ＥＣＭ：Ｅｌｅｃｔｒｅｔ　Ｃｏｎｄｅｎｓｅｒ　Ｍｉｃｒｏｐｈｏｎｅ）を使用している。
　接続線８は配線基板４への給電ならびにマイク本体５の出力信号を外部へ引き出すための接続線である。孔９は筐体３に形成された接続線挿通孔である。筐体３の内部でマイク本体５の周りには、パイプ状の隔壁１０が配置されている。この隔壁１０は、配線基板４の上面と筐体３の裏面との間に配置され、音孔２からマイク本体５へ繋がる密閉空間Ａと、接続線挿通孔９から筐体３の内部へ繋がる密閉空間Ｂを仕切っている。
　なお、光検出器７は、図３に示すように音孔２から筐体３の内部に入射した光Ｐを検出するように、配線基板４に実装されている。光検出器７の検出信号は、接続線８を介して筐体３の外部から読み取れる。この光検出器７の検出信号は図２Ａ、図２Ｂに示す騒音低減装置１１における入力信号として使用して非常に有効である。
　具体的には、図２Ａ、図２Ｂと図３に示すように自動車のルーフパネル１２と車室（騒音低減対象室）１３の内張１４との隙間１５に、音孔２を車室１３に接続してマイクロフォンユニット１が取り付けられている。１６は装飾物である。
　騒音低減装置１１のコントロールユニット（以下、コントローラと称す）１７は、マイクロコンピュータを主要部として構成されている。コントローラ１７には、マイクロフォンユニット１の信号の他に、この実施の形態ではヘッドライト１８，スモールランプ１９などの点灯情報２０が入力されている。接続ユニット２１はヘッドライト１８，スモールランプ１９などへの通電をオン－オフする接続ユニットで、ヘッドライト１８の点灯スイッチ２２，スモールランプ１９の点灯スイッチ２３の他に、トンネル通行時にヘッドライト１８を自動でオン－オフするオートスイッチ（図示せず）が接続されている。コントローラ１７は、マイク本体５が検出した騒音と逆位相で同じレベルの制御音Ｃｔを作成し、これをスピーカ２４によって車室内に放出することによって、低減対象としてのエンジンこもり音などを低減する。
　なお、制御音Ｃｔは、コントローラ１７に構成されている適応フィルタ１７Ａの関数を変更することで、適正になるよう制御されている。適応フィルタ１７Ａは、自動車のこもり音の原因となっているエンジンの時々の回転数に応じた参照信号Ｍを入力信号として、これを処理して出力するものである。
　このコントローラ１７は、図４に示す動作を行うように構成されている。
　ステップＳ１では、マイクロフォンユニット１のマイク本体５から車室内の騒音Ｎｔを読み取る。
　次いでステップＳ２～Ｓ５で構成されるルーチンＲ１を実行して、音孔２が塞がれていないかを判定する。音孔２が塞がれていないと判定した場合には、ステップＳ６を実行する。
　ステップＳ６では、ステップＳ１で読み取った騒音に基づいて最新の制御音Ｃｔを作成するに必要な適応フィルタの関数Ｆｔを決定する。ステップＳ６に次いで実行されるステップＳ７では、エンジンの時々の回転数に応じた参照信号Ｍを、ステップＳ６で更新された関数Ｆｔの適応フィルタによって処理した最新の制御音Ｃｔを作成する。ステップＳ８でスピーカ２４を駆動して制御音Ｃｔを車室へ出力する。この明細書ではこれを騒音低減装置１１の通常モードと称している。
　ルーチンＲ１のステップＳ２では、マイクロフォンユニット１の光検出器７の検出している光レベルを読み取る。
　ステップＳ３では、設定レベルとステップＳ２で読み取った光レベルとを比較してレベル判定を実施する。ここで設定レベルは、音孔２が閉塞されていない場合と音孔２が閉塞されている場合とを区別するための設定値である。車室内には車室外から光が入射しており、音孔２が閉塞された場合には光検出器７に入射する光のレベルが低下する。ステップＳ３では、光レベルが設定値以上か否かを判定する。
　音孔２が閉塞されていない（光レベルが設定値以上）とステップＳ３において判定した場合には、ステップＳ６を実行する。
　ステップＳ２で読み取った光レベルから音孔２が閉塞されている状態（光レベルが設定値未満）であるとステップＳ３において判定した場合には、ステップＳ４を実行する。
　ステップＳ４では、点灯情報２０を読み取る。そしてステップＳ５で点灯中であると判定した場合には、日没後の走行中のため光検出器７に入射する光のレベルが低下した状態であって、ステップＳ１で検出した騒音は有効であると判定して、ステップＳ６を実行する。
　ステップＳ５において消灯中であると判定した場合には、音孔２が閉塞されているために、光検出器７に入射する光のレベルが低下した状態であって、ステップＳ１で検出した騒音は無効であると判定して、ステップＳ６を飛び越してステップＳ７を実行する。この場合には、ステップＳ１で検出したＮｔに基づいてステップＳ６での適応フィルタ１７Ａの関数を更新するのではなくて、前回にステップＳ６で更新されたＦｔ－１の適応フィルタ１７Ａでエンジンの時々の回転数に応じた参照信号Ｍを処理した制御音Ｃｔ－ａを、ステップＳ８において一時的に車室内へ出力して、動作性能の低減、動作の安定化を実現している。この明細書ではこれを騒音低減装置１１の補間モードと称している。
　ステップＳ８に次いでステップＳ９を実行する。ステップＳ９では、補間モード動作中におけるコントローラ１７のマイクロコンピュータに対する割り込みの有無を判定する。具体的には、通常モードから補間モードに切り換えてから規定時間が経過したかを判定する。補間モード動作中で規定時間の経過を検出するまでは、ステップＳ６での更新を実行せずにステップＳ７，Ｓ８を繰り返し実行すし、規定時間を経過したことを検出すると割り込みが発生し、ステップＳ１へ戻る。
　通常モード動作中のステップＳ９では、割り込み判定を飛び越してステップＳ１に戻る。
　このように構成したため、車外が明るい走行中に音孔２が搭乗者によって故意に閉塞された障害の発生時には、ルーチンＲ１の実行によってステップＳ６を実行しない補間モードで動作するため、間違った騒音検出によって誤動作して搭乗者に不快感を与えるような事態の発生を回避できる。
　　（実施の形態２）
　上記の実施の形態において、ヘッドライト，スモールランプなどの点灯情報２０に基づいて通常モードから補間モードへの切り換えを実施したが、年間カレンダと現在時刻に基づき、日没前の数時間から日の出後の数時間の夜間走行時には、光レベルの低下を検出しても、補間モードに切り換えないように構成することもできる。
　図５はこの場合のコントローラ１７の動作のフローチャートを示す。
　この実施の形態においては、年間の季節毎の日の出時刻および日没時刻３４が予め設定された年間カレンダ３２（図２Ｃに示す）が現在時刻３５を出力する時計３３とは別に、コントローラ１７に接続されている。
　この場合は、図４におけるルーチンＲ１が図５のルーチンＲ２に置き換わる。図５のルーチンＲ２では、図４のステップＳ４，Ｓ５がそれぞれステップＳ４－ｂ，Ｓ５－ｂに代わる他は、図４と同じである。
　ステップＳ４－ｂでは、現在の日付けをキーに年間カレンダから当日の日の出時刻と日没時刻を読み取る。
　ステップＳ５－ｂでは、時計から読み取った現在時刻とステップＳ４－ｂで読み取った標準的な日の出時刻，日没時刻とを比較して、現在時刻から現在の走行環境が夜間／日中の何れであるかを判別する。
　ステップＳ５－ｂで夜間と判定された場合には、ステップＳ６を実行する。ステップＳ５－ｂで日中走行中と判定された場合には、ステップＳ６を飛び越してステップＳ７を実行する。
　このように構成したため、年間カレンダから読み取った日の出時刻，日没時刻を基準にして、車外が明るいと推定される日中走行中に、音孔２が搭乗者によって故意に閉塞された障害の発生時には、ルーチンＲ２の実行によってステップＳ６を実行しない補間モードで動作する。そのため、間違った騒音検出によって誤動作して搭乗者に不快感を与えるような事態の発生を回避できる。
　　（実施の形態３）
　上記の実施の形態では、一つのマイクロフォンユニット１の信号をコントローラ１７の入力信号としていたが、この実施の形態３では複数のマイクロフォンユニットの信号をコントローラ１７の入力信号として、各マイクロフォンユニットに内蔵された光検出器の検出に基づいて走行環境の夜間／日中を区別している。
　図６と図７は本発明の実施の形態３を示す。
　図６に示すようにコントローラ１７には、２台のマイクロフォンユニット１ａ，１ｂと、２台のスピーカ２４ａ，２４ｂが接続されている。コントローラ１７には適応フィルタ１７Ａ，１７Ｂが構成されている。適応フィルタ１７Ａ，１７Ｂは、エンジンの時々の回転数に応じた参照信号Ｍを入力信号として、これを処理して出力するものである。マイクロフォンユニット１ａ，１ｂの構造は実施の形態１と同じである。その取り付け状態も図３と同じで、何れも音孔２を車室内に向けて取り付けられている。
　スピーカ２４ａはマイクロフォンユニット１ａの検出エリアに制御音を出力するように車室に設置されている。スピーカ２４ｂはマイクロフォンユニット１ｂの検出エリアに制御音を出力するように車室に設置されている。
　コントローラ１７は図７に示す動作を行うように構成されている。
　ステップＳ１では、マイクロフォンユニット１ａのマイク本体５ａからの騒音出力Ｎａｔと、マイクロフォンユニット１ｂのマイク本体５ｂからの騒音出力Ｎｂｔを区別して読み取る。
　次いでステップＳ２～Ｓ４で構成されるルーチンＲ３を実行して、マイクロフォンユニット１ａ，１ｂの音孔２が塞がれていないかを判定する。ルーチンＲ３の判定に基づいて、ステップＳ５，Ｓ６，Ｓ８、またはステップＳ７，Ｓ６，Ｓ８を実行してスピーカ２４ａ，２４ｂから車室内に制御音を出力する。
　ルーチンＲ３のステップＳ２では、マイクロフォンユニット１ａの光検出器７ａの検出している光レベルＰａと、マイクロフォンユニット１ｂの光検出器７ｂの検出している光レベルＰｂを区別して読み取る。
　ステップＳ３では、設定レベルとステップＳ２で読み取った光レベルＰａ，Ｐｂとを比較してレベル判定を実施する。日の出後の数時間から日没前の数時間の日中走行時には、車外から車室内に自然光が入射しており、音孔２が閉塞された場合には光検出器７ａ，７ｂに入射する光のレベルが低下する。
　ステップＳ２で読み取った光レベルＰａ，Ｐｂが何れも設定レベルよりも明るい場合には、ステップＳ３において車両の走行環境が日中走行中で、かつ音孔２，２が共に閉塞されていないと判定して、ステップＳ５を実行する。
　ステップＳ５では、ステップＳ１で読み取った最新の騒音出力Ｎａｔに基づいて最新の制御音Ｃｔを作成するに必要な適応フィルタ１７Ａの関数Ｆａｔを決定する。また最新の騒音出力Ｎｂｔに基づいて最新の制御音Ｃｂｔを作成するに必要な適応フィルタ１７Ｂの関数Ｆｂｔを決定する。
　ステップＳ５に次いでステップＳ６が実行された場合には、ステップＳ６では、ステップＳ６で更新された関数Ｆａｔ，Ｆｂｔの適応フィルタ１７Ａ，１７Ｂによってエンジンの時々の回転数に応じた参照信号Ｍを処理した最新の制御音Ｃａｔ，Ｃｂｔを作成する。ステップＳ８でスピーカ２４ａ，２４ｂを駆動してそれぞれ制御音Ｃｔ，Ｃｂｔを車室へ出力する。この明細書ではこれを騒音低減装置１１の通常モードと称している。
　ステップＳ３において光レベルＰａ，Ｐｂの少なくとも何れかが暗くなったと判定した場合には、ステップＳ４を実行する。
　ステップＳ４では、光レベルの暗くなったマイクロフォンユニットが、マイクロフォンユニット１ａ，１ｂの一部か全部かを判定する。マイクロフォンユニットの一部が暗くなった場合には、暗くなったマイクロフォンユニットの音孔が閉塞された場合であると判定して、次いでステップＳ７を実行する。
　ステップＳ７では、ステップＳ４において光レベルＰａが明るく、光レベルＰｂが暗い、つまり、マイクロフォンユニット１ｂの音孔２が閉塞されていると判定した場合には、ステップＳ１で読み取った最新の騒音出力Ｎａｔに基づいて最新の制御音Ｃｔを作成するに必要な適応フィルタ１７Ａの関数Ｆａｔを決定する。また最新の騒音出力Ｎｂｔに基づいて適応フィルタ１７Ｂの関数Ｆｂｔを更新せずに前回の関数Ｆｂｔ－１を維持する。ステップＳ７に次いで実行するステップＳ６では、エンジンの時々の回転数に応じた参照信号Ｍを関数Ｆａｔの適応フィルタ１７Ａで処理した最新の制御音Ｃａｔと、エンジンの時々の回転数に応じた参照信号Ｍを前回の適応フィルタＦｂｔ－１の適応フィルタ１７Ｂで処理した制御音Ｃｂｔ－ａを作成する。
　このようにしてステップＳ８でスピーカ２４ｂから出力する制御音については、最新の騒音出力Ｎｂｔに基づいて作成した最新の制御音Ｃｂｔに更新せずに、前回の関数Ｆｂｔ－１でエンジンの時々の回転数に応じた参照信号Ｍを処理した制御音Ｃｂｔ－ａを車室に出力する。
　この明細書ではステップステップＳ７，Ｓ６，Ｓ８を実行する場合を、騒音低減装置１１の補間モードと称している。
　また、ステップＳ４において光レベルＰａが暗く、光レベルＰｂが明るい、つまり、マイクロフォンユニット１ａの音孔２が閉塞されていると判定した場合には、ステップＳ７において、適応フィルタ１７Ａの関数Ｆａｔを更新せずに前回の関数Ｆａｔ－１を維持し、適応フィルタ１７Ｂの関数Ｆｂｔを更新し、ステップＳ６では、エンジンの時々の回転数に応じた参照信号Ｍを、前回の適応フィルタＦａｔ－１の適応フィルタ１７Ａで処理した制御音Ｃａｔ－ａ、および関数Ｆｂｔの適応フィルタ１７Ｂで処理した制御音Ｃｂｔを作成し、ステップＳ８でこれら制御を音を出力して、補間モードを実行する。
　また、ステップＳ４でマイクロフォンユニット１ａの光レベルＰａが暗く、マイクロフォンユニット１ｂの光レベルＰｂも暗い、つまり、車両の走行環境が夜間走行中であると判定した場合には、次いでステップＳ５，Ｓ６，Ｓ８を実行する通常モードとなる。
　ステップＳ８に次いでステップＳ９を実行する。ステップＳ９では、補間モード動作中におけるコントローラ１７のマイクロコンピュータに対する割り込みの有無を判定する。具体的には、通常モードから補間モードに切り換えてから規定時間が経過したかを判定する。補間モード動作中で規定時間の経過を検出するまでは、一部の適応フィルタのみを更新するステップＳ７を実行し、次いでＳ６，Ｓ８を実行し、規定時間を経過したことを検出すると割り込みが発生し、ステップＳ１へ戻る。
　通常モード動作中には、ステップＳ９では、割り込み判定を飛び越してステップＳ１に戻る。
　このように構成したため、走行中にマクロホンユニット１ａ、１ｂの音孔２が搭乗者によって故意に閉塞された障害の発生時には、補間モードで動作するため、間違った騒音検出によって誤動作して搭乗者に不快感を与えるような事態の発生を回避できる。あるいは、光レベルＰａ、Ｐｂのいずれか一方のみが設定レベル未満である場合、設定レベル未満であると判定されたマイクロフォンで検出した騒音を０として通常モードで動作することもできる。
　　（実施の形態４）
　上記の実施の形態において、光検出器は車室に入射している自然光を検出したが、車室内に照射した非可視光（赤外光）を検出するように構成した場合には、騒音低減装置のコントローラはヘッドライト，スモールランプなどの点灯情報や予め設定された年間カレンダ、複数のマイクロフォンユニットに基づかなくても、通常モードと補間モードを切り換えることができる。
　図８と図９は本発明の実施の形態４を示す。
　この実施の形態４では、図８に示すように光源としての発光ダイオード２５がダッシュボードに配置されており、車室内に向かって非可視光としての赤外線ＩＲを連続して出射している。マイクロフォンユニット１は実施の形態１の図１Ａ，図１Ｂと同じであって、図３と同じように自動車のルーフパネル１２と車室の内張１４との隙間１５に、音孔２を車室１３に接続して取り付けられている。マイクロフォンユニット１の光検出器７の検出感度は、赤外線ＩＲを検出してその他の波長の検出感度が低く調整されている。
　コントローラ１７は図９に示す動作を行うように構成されている。
　ステップＳ１では、マイクロフォンユニット１のマイク本体５からの騒音出力Ｎｔを読み取る。
　ステップＳ２では、発光ダイオード２５から出射されて音孔２に直接または車室で反射して入射した赤外光ＩＲの光レベルを光検出器７で読み取る。
　ステップＳ３では、設定レベルとステップＳ２で読み取った光レベルとを比較してレベル判定を実施する。ここで設定レベルは、音孔２が閉塞されていない場合と閉塞されている場合とを区別するための設定値である。音孔２が閉塞された場合には光検出器７に入射する光レベルが低下する。ステップＳ３では、光レベルが設定値以上か否かを判定する。
　音孔２が閉塞されていない（光レベルが設定レベル以上）とステップＳ３において判定した場合には、ステップＳ４を実行する。
　ステップＳ４では、ステップＳ１で読み取った騒音に基づいて最新の制御音Ｃｔを作成するに必要な適応フィルタの関数Ｆｔを決定する。ステップＳ４に次いでステップＳ５が実行される場合には、ステップＳ５では、ステップＳ４で更新された関数Ｆｔの適応フィルタによって処理した最新の制御音Ｃｔを作成する。ステップＳ６でスピーカ２４を駆動して制御音Ｃｔを車室へ出力する。この明細書ではこれを騒音低減装置１１の通常モードと称している。
　音孔２が閉塞されている（光レベルが設定レベル未満）とステップＳ３において判定した場合には、ステップＳ４を飛び越してステップＳ５を実行する。つまり、音孔２が閉塞されているために、ステップＳ１で検出した騒音は無効であると判定して、ステップＳ４を飛び越してステップＳ５を実行する。この場合には、ステップＳ１で検出したＮｔに基づいてステップＳ４での適応フィルタ１７Ａの関数を更新するのではなくて、前回に更新されたステップＳ４で更新されたＦｔ－１の適応フィルタ１７Ａでエンジンの時々の回転数に応じた参照信号Ｍを処理した制御音Ｃｔ－ａを、ステップＳ６において一時的に車室内へ出力して、動作性能の低減、動作の安定化を実現している。この明細書ではこれを騒音低減装置１１の補間モードと称している。
　ステップＳ６に次いでステップＳ７を実行する。ステップＳ７では、補間モード動作中におけるコントローラ１７のマイクロコンピュータに対する割り込みの有無を判定する。具体的には、通常モードから補間モードに切り換えてから規定時間が経過したかを判定する。補間モード動作中で規定時間の経過を検出するまでは、ステップＳ４での更新を実行せずにステップＳ５，Ｓ６を繰り返し実行し、規定時間を経過したことを検出すると割り込みが発生し、ステップＳ１へ戻る。
　このように構成したため、音孔２が搭乗者によって故意に閉塞された障害の発生時には、ステップＳ４を実行しない補間モードで動作するため、間違った騒音検出によって誤動作して搭乗者に不快感を与えるような事態の発生を回避できる。
　なお、発光ダイオード２５の出射光を特定のコードまたは信号で変調しておき、ステップＳ３，Ｓ４での光レベルの読み取りと光レベルの判定時に、特定のコードまたは信号が含まれている成分だけを有効成分として処理することによって、車室内に発生している各種の光の影響を低減でき、信頼性の向上を期待できる。
　なお、発光ダイオード２５をダッシュボードに配置したが、配置場所はダッシュボードに限定されない。ダッシュボードまたはその他の場所に取り付けられ車室に向かって光を出射する各種の計器類や表示器、オーディオ装置の表示器を、発光ダイオード２５に代わる光源として使用することもできる。または、代用とする光源には、可視光と非可視光の複数の帯域の光を出射するものを使用してもよい。
　　（実施の形態５）
　上記の実施の形態において、マイクロフォンユニットはマイク本体と光検出器を内蔵したが、マイクロフォンユニットの内部に光検出器の他に、マイクロフォンユニットの内部から音孔を通過して外部に向かって光を照射する光源を設け、音孔が閉塞またはそれに似た障害が発生した場合に、音孔を通過してマイクロフォンユニットの内部に反射してきた光を光検出器によって受光するように構成することもできる。
　図１０と図１１は本発明の実施の形態５を示す。
　この実施の形態５では、図１０に示すように光源としての発光ダイオード２６がマイクロフォンユニット１の配線基板４に実装されており、車室内に向かって非可視光としての赤外線ＩＲを連続して出射している。マイクロフォンユニット１のその他は実施の形態１の図１Ａ、図１Ｂ、図３と同じである。マイクロフォンユニット１の光検出器７の検出感度は、赤外線ＩＲを検出してその他の波長の検出感度が低く調整されている。
　コントローラ１７は図１１に示す動作を行うように構成されている。
　ステップＳ１では、マイクロフォンユニット１のマイク本体５からの騒音出力Ｎｔを読み取る。
　ステップＳ２では、発光ダイオード２６から音孔２を通過して車室に出射された光が、光検出器７によって検出された光レベルＰｔを読み取る。
　具体的には、車室の障害物２７が音孔２の付近に存在しない場合には、発光ダイオード２６から出射した光は、光検出器７によって検出されないか、車室で反射を繰り返して音孔２からマイクロフォンユニット１に入射したとしても、その光レベルは非常に低レベルである。
　車室の障害物２７が音孔２の付近に出現した場合には、発光ダイオード２６から出射した光は、障害物２７で反射して音孔２からマイクロフォンユニット１に入射するため、その光レベルは非常に高レベルである。
　ステップＳ３では、設定レベルと比較してステップＳ３で読み取った光レベルが低レベルか高レベルかを判定する。低レベルと判定した場合には、次いでステップＳ４を実行する。
　ステップＳ４では、ステップＳ１で読み取った騒音に基づいて最新の制御音Ｃｔを作成するに必要な適応フィルタの関数Ｆｔを決定する。ステップＳ４に次いでステップＳ５が実行される場合には、ステップＳ５では、ステップＳ４で更新された関数Ｆｔの適応フィルタによって処理した最新の制御音Ｃｔを作成する。ステップＳ６でスピーカ２４を駆動して制御音Ｃｔを車室へ出力する。この明細書ではこれを騒音低減装置１１の通常モードと称している。
　ステップＳ３において高レベルであると判定した場合には、ステップＳ４を飛び越してステップＳ５を実行する。つまり、音孔２が閉塞またはそれに近い状態になっているために、ステップＳ１で検出した騒音は無効であると判定して、ステップＳ４を飛び越してステップＳ５を実行する。この場合には、ステップＳ１で検出したＮｔに基づいてステップＳ４での適応フィルタ１７Ａの関数を更新するのではなくて、前回に更新されたステップＳ４で更新されたＦｔ－１の適応フィルタ１７Ａでエンジンの時々の回転数に応じた参照信号Ｍを処理した制御音Ｃｔ－ａを、ステップＳ６において一時的に車室内へ出力して、動作性能の低減、動作の安定化を実現している。この明細書ではこれを騒音低減装置１１の補間モードと称している。
　ステップＳ６に次いでステップＳ７を実行する。ステップＳ７では、補間モード動作中におけるコントローラ１７のマイクロコンピュータに対する割り込みの有無を判定する。具体的には、通常モードから補間モードに切り換えてから規定時間が経過したかを判定する。補間モード動作中で規定時間の経過を検出するまでは、ステップＳ４での更新を実行せずにステップＳ５，Ｓ６を繰り返し実行し、規定時間を経過したことを検出すると割り込みが発生し、ステップＳ１へ戻る。
　このように構成したため、音孔２が搭乗者によって故意に閉塞された障害の発生時には、ステップＳ４を実行しない補間モードで動作するため、間違った騒音検出によって誤動作して搭乗者に不快感を与えるような事態の発生を回避できる。
　　（実施の形態６）
　上記の各実施の形態において、マイクロフォンユニットは、マイク本体５と、このマイク本体５の出力信号を増幅する電子回路６、およびマイク本体５の近傍位置に光検出器７が配線基板４に実装されていたが、マイク本体５を、公知のＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ　Ｅｌｅｃｔｒｏ　Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ｓｙｓｔｅｍＳ）技術を採用して構成した場合には、マイクロフォンユニットの組み立て性を改善できると共にマイクロフォンユニットの筐体が小型化されることにより、マイクロフォンユニットの取り付け箇所の選択肢を広げることが期待できる。
　図１２Ａ、図１２Ｂと図１３Ａ、図１３Ｂ、図１３Ｃは本発明の実施の形態６を示す。
　図１２Ａ、図１２Ｂに示すように、このマイクロフォンユニット１は、音孔２を有する筐体３と、筐体３に内蔵された配線基板４とで構成されている。配線基板４には、チップ基板にＭＥＭＳ技術を採用して半導体プロセスで形成された、マイク本体５としてのシリコンマイク２８と、シリコンマイク２８と同一のチップ基板上に、光検出器７としてのフォトトランジスタ２９が作製された第１集積回路部品３０と、シリコンマイク２８の出力信号を増幅する電子回路が構築された第２集積回路部品３１が実装されている。接続線８は配線基板４への給電ならびにシリコンマイク２８の出力信号を外部へ引き出す接続線である。孔９は筐体３に形成された接続線挿通孔である。筐体３の内部で第１集積回路部品３０の周りには、パイプ状の隔壁１０が配置されている。この隔壁１０は、配線基板４の上面と筐体３の裏面との間に配置され、音孔２からシリコンマイク２８へ繋がる密閉空間Ａと、接続線挿通孔９から筐体３の内部へ繋がる密閉空間Ｂを仕切っている。
　この配線基板４への部品の実装は図１３Ａ、図１３Ｂ、図１３Ｃの工程で完成する。
　図１３Ａ、図１３Ｂでは、第１集積回路部品３０と第２集積回路部品３１を配線基板４に実装する。図１３Ｃでは、パイプ状の隔壁１０を第１集積回路部品３０に被せる。この組み立ての完了した配線基板４を筐体３に内蔵させる。
　図１４Ａ、図１４Ｂ、図１４Ｃは比較例を示す。これはマイク本体５としてＥＣＭマイクを使用した図１に示したマイクロフォンユニットにおける配線基板４の実装工程である。
　この比較例の場合は、図１４Ａ、図１４Ｂでは、マイク本体５と、マイク本体５の出力信号を増幅する電子回路６が構築された第２集積回路部品３１と、光検出器７と、パイプ上の隔壁１０の４つの部品を配線基板４に実装する作業が必要である。
　図１３Ａ、図１３Ｂ、図１３Ｃに示す製造工程は、図１４Ａ、図１４Ｂ、図１４Ｃに示す製造工程と比べると、シリコンマイク２８とフォトトランジスタ２９が作製された第１集積回路部品３０を構成することによって、３つの部品を配線基板４に実装することで済み、マイクロフォンユニットの製造工程が簡略化できる。
　上記の各実施の形態の騒音低減装置は、自動車の車室を騒音低減対象室とした場合を説明したが、コントローラ１７における入力信号には、更に次のような信号が追加される。こもり音の低減の場合には、エンジン回転情報を元に生成された正弦波信号が追加され、コントローラ１７はこのエンジン回転情報を元に生成された正弦波信号とマイクロフォンからの車室音（雑音）の検出信号に基づいて、適応フィルタ１７Ａ，１７Ｂが適正に制御される。ロードノイズの低減の場合には、ロードノイズ（騒音）に相関のある参照信号が追加され、コントローラ１７はこのロードノイズに相関のある参照信号とマイクロフォンからの車室音（雑音）の検出信号に基づいて、何れの場合も適応フィルタ１７Ａ，１７Ｂが適正に制御される。
　また、ロードノイズの低減の場合は、制御の速度がこもり音の低減の場合に比べて遅いため、音孔２が閉塞された状態を検知すると、適応フィルタの更新を止めて、補間モードで繰り返し動作を実行するようにも構成できる。
　上記の各実施の形態の騒音低減装置は、自動車の車室を騒音低減対象室とした場合を説明したが、航空機の機内客室などを騒音低減対象室とした場合、船舶、列車などの移動装置の室内、あるいはアクティブ消音ヘッドホンなどパーソナルデバイスの騒音低減装置にマイクロフォンを使用する場合にも有効である。
　なお、上記の各実施の形態の騒音低減装置において、騒音低減装置のコントローラの補間モードは、その直前の制御状態を一定期間維持するモードであるとして説明したが、補間モードになって一定期間経過前であっても、次のような割り込み指示を検出した場合に補間モードから通常モードに復帰することによっても、同様の効果を期待できる。
　　　・　光レベルが設定値以上であると検出した場合
　　　・　ヘッドライトが点灯されたことを検出した場合
　　　・　時刻が進み、周囲が暗いと判断を検出した場合
　なお、上記の各実施の形態において、騒音低減装置のコントローラの補間モードは、その直前の制御状態を一定期間維持するモードであるとして説明したが、
　　　・　制御音出力がフェードアウトするモードである場合
　　　・　マイクロフォンが複数あり、異常を検出したマイクロフォンを除いた組合せで制御を実行するモードである場合
　　　・　適応フィルタ更新時に更新量の大小を調整するためのパラメータであるステップパラメータを一時的に小さくするなどの操作により、騒音低減機能を弱めることで安定化させるモードである場合なども同様である。
　なお、上記の各実施の形態において、マイクロフォンユニットが騒音低減装置のコントローラに接続されている場合を説明したが、このマイクロフォンユニットは、例えば以下に示すように、この他の装置に接続して使用することによっても非常に有効である。
　　　・　音声認識装置に用いられる場合
　　　・　ハンズフリー会話装置に用いられる場合
　　　・　スピーカーフォンなどの電話会議装置に用いられる場合
　　　・　電話・トランシーバなどの遠距離通信装置に用いられる場合
　本発明は、各種の騒音低減装置の安定した動作の実現に寄与する。
　１，１ａ，１ｂ　　マイクロフォンユニット
　２　　音孔
　３　　筐体
　４　　配線基板
　５，５ａ，５ｂ　　マイク本体
　６　　電子回路
　７，７ａ，７ｂ　　光検出器
　８　　接続線
　９　　接続線挿通孔
１０　　隔壁
Ａ，Ｂ　　密閉空間
１１　　騒音低減装置
１２　　自動車のルーフパネル
１３　　車室
１４　　内張
１５　　隙間
１６　　装飾物
１７　　コントローラ
１７Ａ，１７Ｂ　　適応フィルタ
１８　　ヘッドライト
１９　　スモールランプ
２０　　点灯情報
２１　　接続ユニット
２２，２３　　点灯スイッチ
２４，２４ａ，２４ｂ　　スピーカ
２５，２６　　発光ダイオード
Ｃｔ，Ｃｔ－ａ　　制御音
Ｃａｔ，Ｃａｔ－ａ　　制御音
Ｃｂｔ，Ｃｂｔ－ａ　　制御音
Ｍ　　参照信号
Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３　　ルーチン
２７　　障害物
２８　　シリコンマイク
２９　　フォトトランジスタ
３０　　第１集積回路部品
３１　　第２集積回路部品
３２　　年間カレンダ
３３　　時計
３４　　日の出時刻および日没時刻
３５　　現在時刻

Claims (10)

  1. 　音孔を有する筐体と、
    　前記筐体に内蔵され前記音孔から前記筐体の内部に入った音を検出するマイク本体と、
    　前記筐体に内蔵され前記音孔から前記筐体の内部に入った光を検出する光検出器と、を備えたマイクロフォンユニット。
  2. 　前記光検出器と前記マイク本体としてのエレクトレットコンデンサーマイクロホンが、単一の電気配線基板に実装されている、請求項１記載のマイクロフォンユニット。
  3. 　前記光検出器と前記マイク本体としてのシリコンマイクが、単一のチップ基板に配置されている、請求項１記載のマイクロフォンユニット。
  4. 　前記筐体に内蔵され前記音孔に向かって検出光を出射する光源を設け、前記光検出器は前記音孔の方向から入射した前記光源からの光を検出する、請求項１記載のマイクロフォンユニット。
  5. 　騒音低減対象室の騒音を検出するマイクロフォンユニットと、
    　前記マイクロフォンユニットの検出した前記騒音に応じて制御信号を生成するコントローラと、前記制御信号を変換し前記騒音低減対象室に前記騒音を低減する制御音を出力するスピーカとを備え、
    　前記マイクロフォンユニットは、
    　音孔を有する筐体と、
    　前記筐体に内蔵され前記音孔から前記筐体の内部に入った音を検出するマイク本体と、
    　前記筐体に内蔵され前記音孔から前記筐体の内部に入った光を検出する光検出器とを有し、
    　前記コントローラは、
    　前記光検出器の光検出レベルが設定レベル以上の場合に、低減対象の原因を検出した参照信号を、前記マイク本体の検出した前記騒音に基づいて処理した制御音を出力する通常モードで動作し、
    　前記光検出器の光検出レベルが設定レベル未満の場合に、前記参照信号を処理する状態をその直前の前記通常モードの状態に規定期間だけ維持する補間モードで動作するよう構成した、騒音低減装置。
  6. 　前記騒音低減対象室は、自動車の車室であり、
    　前記コントローラは、
    　前記自動車のランプの点灯中を検出すると、前記光検出器の光検出レベルが設定レベル未満の場合でも前記通常モードで動作するよう構成した、請求項５記載の騒音低減装置。
  7. 　前記コントローラは、年間カレンダに基づき季節毎の日の出時刻，日没時刻に従って、日没後には、前記光検出器の光検出レベルが設定レベル未満の場合でも前記通常モードで動作するよう構成した、請求項５記載の騒音低減装置。
  8. 　前記マイクロフォンユニットは複数のマイクロフォンユニットの一つであり、前記光検出器は複数の光検出器の一つであり、
    　前記コントローラは、
    　前記複数のマイクロフォンユニットのうちの少なくとも一つのマイクロフォンユニットの前記光検出器の光検出レベルが設定レベル以上の場合に、前記通常モードで動作し、前記複数のマイクロフォンユニットのうちの全部の前記複数の光検出器の光検出レベルが設定レベル未満の場合に、前記補間モードで動作するよう構成した、請求項５記載の騒音低減装置。
  9. 　騒音低減対象室の騒音を検出するマイクロフォンユニットと、
    　前記マイクロフォンユニットの検出した前記騒音に応じて制御信号を生成するコントローラと、前記制御信号を変換し前記騒音低減対象室に前記騒音を低減する制御音を出力するスピーカとを備え、
    　前記マイクロフォンユニットは、
    　音孔を有する筐体と、前記筐体に内蔵され前記音孔から前記筐体の内部に入った音を検出するマイク本体と、前記筐体に内蔵され前記音孔から前記筐体の内部に入った非可視光を検出する光検出器とを備え、
    　前記騒音低減対象室に、前記光検出器が検出可能な非可視光を出射する光源を前記マイクロフォンユニットとは別に設け、
    　前記コントローラは、
    　前記光検出器の光検出レベルが設定レベル以上の場合に、低減対象の原因を検出した参照信号を、前記マイク本体の検出した前記騒音に基づいて処理した制御音を出力する通常モードで動作し、前記光検出器の光検出レベルが設定レベル未満の場合に、前記参照信号を処理する状態をその直前の前記通常モードの状態に規定期間だけ維持する補間モードで動作するよう構成した、騒音低減装置。
  10. 　音を検出するシリコンマイクと、
    　前記シリコンマイクと同じチップ基板に配置され前記シリコンマイクの近傍に入射した光を検出する光検出器と、を備えた集積回路部品。
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