特許 6116300 能動型消音システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6116300

(24)【登録日】2017年3月31日

(45)【発行日】2017年4月19日

(54)【発明の名称】能動型消音システム

(51)【国際特許分類】

   G10K 11/178 20060101AFI20170410BHJP

【ＦＩ】

   G10K11/16 H

【請求項の数】6

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2013-57153(P2013-57153)

(22)【出願日】2013年3月19日

(65)【公開番号】特開2014-182303(P2014-182303A)

(43)【公開日】2014年9月29日

【審査請求日】2015年11月26日

(73)【特許権者】

【識別番号】000000284

【氏名又は名称】大阪瓦斯株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100107308

【弁理士】

【氏名又は名称】北村 修一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100120352

【弁理士】

【氏名又は名称】三宅 一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100128901

【弁理士】

【氏名又は名称】東 邦彦

(72)【発明者】

【氏名】金内 健

(72)【発明者】

【氏名】西村 浩一

【審査官】 菊池 充

(56)【参考文献】

【文献】 特開平１０−２０７４７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−１６７９８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−０９８５９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−３１９９１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−１４９９２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０５−００８６９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−００５２６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−１６０２７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２４６７１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０５４２６７０３（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ１０Ｋ １１／００−１３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

騒音発生源が発生する騒音を検出する第１マイクロホンと、制御音を出力するスピーカと、前記騒音と前記制御音との合成音を検出する第２マイクロホンとを備え、
消音制御フィルタを用いて前記第１マイクロホンの検出信号から前記スピーカに対して前記騒音と逆位相の干渉音を前記制御音として発生させる干渉音信号を出力する消音制御を実行する消音制御部を備えた能動型消音システムであって、
前記消音制御部が、消音対象とする特定周波数範囲における前記第１マイクロホンの検出信号の強度である第１特定周波数範囲強度が所定の消音判定値を超えたときに、前記消音制御の実行を開始し、
前記消音制御部による消音制御の実行中において、前記特定周波数範囲における前記第２マイクロホンの検出信号の強度である第２特定周波数範囲強度が所定の更新判定値を超えたときに、前記消音制御の実行を停止して前記スピーカから所定の更新音を前記制御音として発生させた状態で、前記消音制御部における制御パラメータを更新する制御パラメータ更新処理を実行する制御パラメータ更新部を備え、
前記更新判定値が、前記消音制御の実行中における前記第２特定周波数範囲強度の最小値を基準にして当該最小値から所定の設定増加幅分増加した値に設定されている能動型消音システム。

【請求項2】

前記第１特定周波数範囲強度及び前記第２特定周波数範囲強度が、夫々のマイクロホンの検出信号を周波数領域の信号に変換し、当該変換した周波数領域の信号における前記特定周波数範囲のオーバーオール値である請求項１に記載の能動型消音システム。

【請求項3】

前記制御パラメータ更新部が、前記第２特定周波数範囲強度が所定の設定遅延時間連続して前記更新判定値を超えたときに、前記制御パラメータ更新処理の実行を開始する請求項１又は２に記載の能動型消音システム。

【請求項4】

前記制御パラメータ更新部が、前記制御パラメータ更新処理において、前記第１特定周波数範囲強度又は前記第２特定周波数範囲強度が所定の設定増加幅分増加するまで前記更新音を漸次増加させる形態で、当該更新音の発生を開始する請求項１〜３の何れか１項に記載の能動型消音システム。

【請求項5】

前記消音制御部が、前記第１特定周波数範囲強度が所定の設定遅延時間連続して前記消音判定値を超えたときに、前記消音制御を実行する請求項１〜４の何れか１項に記載の能動型消音システム。

【請求項6】

前記消音制御部が、前記第１マイクロホンの検出信号から前記スピーカが干渉音を発生するための干渉音信号を生成する消音制御フィルタと、前記第１マイクロホン及び前記第２マイクロホンの検出信号に基づいて前記消音制御フィルタのフィルタ係数を更新する消音制御フィルタ係数更新部とを備えると共に、前記消音制御において、前記消音制御フィルタのフィルタ係数が所定回数に亘って所定の設定値を超えた場合には、当該消音制御を停止する請求項１〜５の何れか１項に記載の能動型消音システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、騒音発生源が発生する騒音を検出する第１マイクロホンと、制御音を出力するスピーカと、前記騒音と前記制御音との合成音を検出する第２マイクロホンとを備え、
消音制御フィルタを用いて前記第１マイクロホンの検出信号から前記スピーカに対して前記騒音と逆位相の干渉音を前記制御音として発生させる干渉音信号を出力する消音制御を実行する消音制御部を備えた能動型消音システムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、騒音発生源から伝播する騒音に対して当該騒音とは逆位相の干渉音を合成させることで、当該騒音を低減させる消音制御を実行する能動型消音システムが知られている（例えば、特許文献１を参照）。
この種の能動型消音システムは、騒音を検出する第１マイクロホンの検出信号に基づいて、デジタルフィルタである消音制御フィルタ（適応フィルタ）を用いて、スピーカが干渉音を発生するための干渉音信号を生成する。また、この消音制御フィルタのフィルタ係数は、騒音やそれと干渉音との合成音を検出する第１マイクロホン及び第２マイクロホンの検出信号に基づいて常時更新されるので、騒音の状況に応じた消音が可能となる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平７−２１０１７５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

従来の能動型消音システムでは、消音制御において消音制御フィルタのフィルタ係数を逐次更新した場合でも、消音効果を十分に発揮できない場合があった。
例えば、周囲に設けられる障害物の大きさや位置の変化、気温の変化、マイクロホンやスピーカの劣化等の環境変化が発生した場合には、消音制御フィルタのフィルタ係数の更新だけでは対応しきれなくなってしまうという問題があった。

【0005】

本発明は、かかる点に着目してなされたものであり、その目的は、能動型消音システムにおいて環境変化に適宜対応して十分な消音効果を発揮することができる技術を提供する点にある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

この目的を達成するための本発明に係る能動型消音システムは、
騒音発生源が発生する騒音を検出する第１マイクロホンと、制御音を出力するスピーカと、前記騒音と前記制御音との合成音を検出する第２マイクロホンとを備え、
消音制御フィルタを用いて前記第１マイクロホンの検出信号から前記スピーカに対して前記騒音と逆位相の干渉音を前記制御音として発生させる干渉音信号を出力する消音制御を実行する消音制御部を備えた能動型消音システムであって、
その第１特徴構成は、
前記消音制御部が、消音対象とする特定周波数範囲における前記第１マイクロホンの検出信号の強度である第１特定周波数範囲強度が所定の消音判定値を超えたときに、前記消音制御の実行を開始し、
前記消音制御部による消音制御の実行中において、前記特定周波数範囲における前記第２マイクロホンの検出信号の強度である第２特定周波数範囲強度が所定の更新判定値を超えたときに、前記消音制御の実行を停止して前記スピーカから所定の更新音を前記制御音として発生させた状態で、前記消音制御部における制御パラメータを更新する制御パラメータ更新処理を実行する制御パラメータ更新部を備え、
前記更新判定値が、前記消音制御の実行中における前記第２特定周波数範囲強度の最小値を基準にして当該最小値から所定の設定増加幅分増加した値に設定されている点にある。

【0007】

上記第１特徴構成によれば、上記消音制御部が、騒音において消音対象とした特定周波数範囲における強度を示す上記第１特定周波数範囲強度を用いて、消音制御の実行開始タイミングを決定する。よって、特定周波数範囲の騒音が増加した場合にはその騒音を適切に低下させることができ、一方、特定周波数範囲の騒音が増加していない場合には無用に干渉音を発生させることが無い。
そして、このように消音制御部が消音制御の実行を開始する場合において、上記制御パラメータ更新部が、騒音と干渉音との合成音において消音対象とした特定周波数範囲の強度を示す上記第２特定周波数範囲強度を用いて、上記消音制御部における制御パラメータを更新する。よって、上記第２特定周波数範囲強度が十分に低いものでない場合には、周囲に設けられる障害物の大きさや位置の変化、気温の変化、マイクロホンやスピーカの劣化等のような上記消音制御では対応しきれない環境変化が発生したと判断して、消音制御に代えて制御パラメータ更新処理を実行する形態で消音制御における制御パラメータを更新し、消音制御において特定周波数範囲の騒音を適切に低下させるようにすることができる。
更に、上記第１特徴構成によれば、制御パラメータを更新した直後の消音制御では、騒音と干渉音との合成音の特定周波数範囲の強度を示す上記第２特定周波数範囲強度が十分に低下されて最小値を示すことになるが、その最小値を基準に制御パラメータ更新処理を実行の開始を判定するための更新判定値を設定すれば、第２特定周波数範囲強度がその最小値に対して経時的に増加して十分な消音効果が得られなくなったことを適切に把握して、制御パラメータ更新処理を適切なタイミングで実行することができる。
従って、本発明により、環境変化に適宜対応して十分な消音効果を発揮することができる能動型消音システムを実現することができる。

【0008】

本発明に係る能動型消音システムの第２特徴構成は、上記第１特徴構成に加えて、
前記第１特定周波数範囲強度及び前記第２特定周波数範囲強度が、夫々のマイクロホンの検出信号を周波数領域の信号に変換し、当該変換した周波数領域の信号における前記特定周波数範囲のオーバーオール値である点にある。

【0009】

上記第２特徴構成によれば、上記第１周波数範囲強度及び上記第２周波数範囲強度は、夫々のマイクロホンの検出信号を高速フーリエ変換等により周波数領域の信号に変換したものを利用して簡単に得ることができる。更に、それら周波数領域の信号における特定周波数範囲のオーバーオール値を利用することで、上記第１周波数範囲強度及び上記第２周波数範囲強度は、特定周波数範囲の騒音又は合成音のレベルを適切に示すものとなり、これらを用いて消音制御及び制御パラメータ更新処理を適切なタイミングで実行することができる。

【0010】

本発明に係る能動型消音システムの第３特徴構成は、上記第１乃至第２特徴構成の何れかに加えて、
前記制御パラメータ更新部が、前記第２特定周波数範囲強度が所定の設定遅延時間連続して前記更新判定値を超えたときに、前記制御パラメータ更新処理の実行を開始する点にある。

【0011】

上記第３特徴構成によれば、上記制御パラメータ更新部は、上記制御パラメータの実行開始タイミングを、上記第２特定周波数範囲強度が更新判定値を超えて直ぐのタイミングとするのではなく、数分等の設定遅延時間連続して超えたタイミングとするので、人が通過したなどの一時的な環境変化による制御パラメータ更新処理の実行を回避して、適切な制御パラメータによる消音制御を継続させることができる。

【0014】

本発明に係る能動型消音システムの第４特徴構成は、上記第１乃至第３特徴構成の何れかに加えて、
前記制御パラメータ更新部が、前記制御パラメータ更新処理において、前記第１特定周波数範囲強度又は前記第２特定周波数範囲強度が所定の設定増加幅分増加するまで前記更新音を漸次増加させる形態で、当該更新音の発生を開始する点にある。

【0015】

上記第４特徴構成によれば、制御パラメータ更新処理においてスピーカにホワイトノイズなどの更新音を発生させるにあたり、いきなり大きな更新音を発生させるのではなく、上記のように第１乃至第２の何れかのマイクロホンで検出信号から得られる第１特定周波数範囲強度又は第２特定周波数範囲強度を監視しながら、当該監視する強度が所定の設定増加幅分増加するまで漸次増加させるので、更新音によって周囲の騒音を増加させることを抑制しながら、制御パラメータの更新に必要な大きさの更新音を発生させることができる。

【0016】

本発明に係る能動型消音システムの第５特徴構成は、上記第１乃至第４特徴構成の何れかに加えて、
前記消音制御部が、前記第１特定周波数範囲強度が所定の設定遅延時間連続して前記消音判定値を超えたときに、前記消音制御を実行する点にある。

【0017】

上記第５特徴構成によれば、上記消音制御部は、上記消音制御の実行開始タイミングを、上記第１特定周波数範囲強度が消音判定値を超えて直ぐのタイミングとするのではなく、数分等の設定遅延時間連続して超えたタイミングとするので、一時的な騒音による消音制御の実行を回避して、消音制御の不安定な実行や発散等を防止することができる。

【0018】

本発明に係る能動型消音システムの第６特徴構成は、上記第１乃至第５特徴構成の何れかに加えて、
前記消音制御部が、前記第１マイクロホンの検出信号から前記スピーカが干渉音を発生するための干渉音信号を生成する消音制御フィルタと、前記第１マイクロホン及び前記第２マイクロホンの検出信号に基づいて前記消音制御フィルタのフィルタ係数を更新する消音制御フィルタ係数更新部とを備えると共に、前記消音制御において、前記消音制御フィルタのフィルタ係数が所定回数に亘って所定の設定値を超えた場合には、当該消音制御を停止する点にある。

【0019】

上記第６特徴構成によれば、上記消音制御部は、消音制御において、消音制御フィルタのフィルタ係数を騒音やそれと干渉音との合成音を検出する第１マイクロホン及び第２マイクロホンの検出信号に基づいて常時更新するにあたり、十分な消音効果を発揮できずに当該消音制御フィルタのフィルタ係数が所定回数に亘って所定の設定値を超えた場合には、消音は断念して消音制御を停止し、不適切な干渉音による騒音増加を回避することができる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】本実施形態の能動型消音システムの全体構成図

【図2】消音制御の原理を示すブロック図

【図3】ＦＩＲフィルタに対する適応制御の原理を説明する図

【図4】帰還経路フィルタに対するフィルタ係数更新処理の原理を示すブロック図

【図5】二次経路フィルタに対するフィルタ係数更新処理の原理を示すブロック図

【図6】ＦＦＴ演算部が出力した周波数領域の信号を示すグラフ図

【図7】能動型消音システムの動作状態を説明する図

【発明を実施するための形態】

【0021】

〔能動型消音システムの全体構成〕
本実施形態に係る能動型消音システム１００の全体構成について、図面に基づいて説明する。
図１に示すように、能動型消音システム１００は、エンジンの排気管などのような騒音発生源が発生する騒音が伝播する消音対象空間において、騒音発生源に近い側から順に、騒音を検出する第１マイクロホンとしての参照マイクロホン１と、制御音を出力するスピーカ４と、騒音と制御音との合成音を検出する第２マイクロホンとしての誤差マイクロホン７とを配置して備える。
尚、消音対象空間において、参照マイクロホン１から誤差マイクロホン７に至る経路を一次経路Ｐ（ｚ）と呼び、スピーカ４から誤差マイクロホン７に至る経路を二次経路Ｃ（ｚ）と呼び、スピーカ４から参照マイクロホン１に至る経路を帰還経路Ｂ（ｚ）と呼ぶ。ここで、これらの経路に付した符号は、夫々の経路における伝達関数を示すものとする。

【0022】

参照マイクロホン１は、上記騒音発生源に対してスピーカ４よりも近い側に配置されており、主に、その配置位置における騒音等の音響を検出する。
参照マイクロホン１の検出信号は、増幅器２で増幅され、Ａ／Ｄ変換器３でアナログ信号からデジタル信号に変換された上で、消音制御部６１及び制御パラメータ更新部６２の帰還経路フィルタ係数更新部１２等に入力される。以下、このＡ／Ｄ変換器３から出力されるデジタル信号を、参照マイクロホン１の検出信号と呼ぶ場合がある。

【0023】

誤差マイクロホン７は、上記騒音発生源に対してスピーカ４よりも遠い側に配置されており、主に、その配置位置における騒音とスピーカ４が発生した制御音との合成音等の音響を検出する。
誤差マイクロホン７の検出信号は、増幅器８で増幅され、次にＡ／Ｄ変換器９でアナログ信号からデジタル信号に変換された上で、消音制御部６１及び制御パラメータ更新部６２の二次経路フィルタ係数更新部１３等に入力される。以下、このＡ／Ｄ変換器９から出力されるデジタル信号を、誤差マイクロホン７の検出信号、若しくは誤差信号と呼ぶ場合がある。

【0024】

スピーカ４は、消音対象空間において参照マイクロホン１と誤差マイクロホン７との間に配置されており、消音用の干渉音や後述する制御パラメータの更新用のホワイトノイズを発生する。スピーカ４には、消音制御部６１や制御部２０から出力された信号が、Ｄ／Ａ変換器６でデジタル信号からアナログ信号に変換され、次に増幅器５で増幅された上で、入力される。尚、このＤ／Ａ変換器６へ入力されるデジタル信号を、スピーカ４への入力信号、若しくは干渉音信号と呼ぶ場合がある。

【0025】

参照マイクロホン１、誤差マイクロホン７、及びスピーカ４と電気的に接続されている制御ボード（図示省略）が、騒音を低減するための消音制御を実行する消音制御部６１、及び、当該消音制御部６１における制御パラメータを決定・更新する制御パラメータ更新部６２として機能する。
以下に、消音制御部６１と制御パラメータ更新部６２の構成について夫々説明する。

【0026】

〔消音制御部〕
まず、消音制御部６１の詳細構成について、図１、図２、図３に基づいて説明する。
消音制御部６１は、デジタルフィルタである消音制御フィルタｈ（ｚ）を用いて参照マイクロホン１の検出信号からスピーカ４に対して騒音と逆位相の干渉音を制御音として発生させる干渉音信号を出力する消音制御を実行する。尚、当該消音制御の詳細については、後に説明する。
消音制御部６１には、消音制御フィルタｈ（ｚ）に加えて、当該消音制御フィルタｈ（ｚ）のフィルタ係数ｈ_k［ｎ］を更新する消音制御フィルタ係数更新部１５が設けられており、更に、二次経路Ｃ（ｚ）の音響伝達特性を模擬したデジタルフィルタである二次経路フィルタｃ（ｚ）と、帰還経路Ｂ（ｚ）の音響伝達特性を模擬したデジタルフィルタである帰還経路フィルタｂ（ｚ）とが設けられている。ここで、これらのフィルタに付した符号は、夫々のフィルタにおける伝達関数を示すものとする。

【0027】

帰還経路フィルタｂ（ｚ）は、スピーカ４への入力信号が入力され、当該入力された信号を伝達関数ｂ（ｚ）によりフィルタリングして出力する。
二次経路フィルタｃ（ｚ）は、参照マイクロホン１の検出信号から帰還経路フィルタｂ（ｚ）が出力した信号を減算器１０により減算した信号が入力され、当該入力信号をフィルタリングして出力する。

【0028】

更に、消音制御フィルタｈ（ｚ）は、参照マイクロホン１の検出信号から帰還経路フィルタｂ（ｚ）が出力した信号を減算器１０により減算した信号が入力され、当該入力信号をフィルタリングして出力する。そして、詳細については後述するが、この消音制御フィルタｈ（ｚ）が出力する信号が干渉音信号としてスピーカ４に入力されることで、スピーカ４から消音対象空間に対して干渉音が制御音として発生されることになる。

【0029】

消音制御フィルタ係数更新部１５は、二次経路フィルタｃ（ｚ）が出力した信号と誤差マイクロホン７の検出信号とを参照する形態でＦｉｌｔｅｒｅｄ−Ｘ 最小２乗平均（ＬＭＳ）法を用いた適応制御アルゴリズム（以下、「ＬＭＳアルゴリズム」と呼ぶ。）を実行し、誤差マイクロホン７で検出される残存騒音が無くなる、即ち誤差マイクロホン７の検出信号が０になるように、消音制御フィルタｈ（ｚ）のフィルタ係数ｈ_k［ｎ］を逐次最適なものに更新する。

【0030】

次に、図２も参照して、消音制御部６１による消音制御の詳細について説明を加える。
尚、ｘ［ｎ］は、参照マイクロホン１の検出信号から帰還経路フィルタｂ（ｚ）が出力した信号を減算器１０により減算して生成された入力信号であり、ｅ［ｎ］は、誤差マイクロホン７で検出される誤差信号である。
また、ｘ’［ｎ］は、参照マイクロホン１の設置位置において騒音発生源が発生する騒音に相当する信号である。即ち、参照マイクロホン１で検出信号は、この信号ｘ’［ｎ］に、スピーカ４の干渉音信号ｙ［ｎ］が帰還経路Ｂ（ｚ）を伝達して検出されたＢ（ｚ）・ｙ［ｎ］とを加えた信号ｘ’［ｎ］＋Ｂ（ｚ）・ｙ［ｎ］となる。
そして、かかる消音制御では、誤差マイクロホン７の設置位置に到達する騒音が０となった場合に、消音が良好に行われたこととなる。

【0031】

従って、騒音発生源からの騒音を示す入力信号ｘ［ｎ］を基に誤差マイクロホン７における誤差信号ｅ［ｎ］である音が小さくなるように、入力信号ｘ［ｎ］とは逆位相の干渉音信号ｙ［ｎ］を生成してスピーカ４から発生させるように、消音制御フィルタｈ（ｚ）により、消音制御フィルタ係数更新部１５におけるＬＭＳアルゴリズムを実行して決定されたフィルタ係数ｈ_k［ｎ］でフィルタリングが行われる。

【0032】

具体的に、下記［数１］を参照して、一次経路Ｐ（ｚ）と二次経路Ｃ（ｚ）との夫々の伝達関数Ｐ（ｚ）、Ｃ（ｚ）は、式（１）に示す関係を有することになり、一方、事前に二次経路Ｃ（ｚ）の特性を模擬した二次経路フィルタｃ（ｚ）が二次経路Ｃ（ｚ）を精度よく表しているとき、夫々の伝達関数Ｃ（ｚ）、ｃ（ｚ）は、式（２）に示す関係を有することになる。
そして、これら式（１）及び式（２）の関係から、下記の式（３）の関係を導くことができる。

【0033】

【数1】

【0034】

従って、消音制御フィルタ係数更新部１５は、上記（３）の関係が成り立つように、消音制御フィルタｈ（ｚ）のｈ_k［ｎ］を最適化する。
尚、消音制御フィルタｈ（ｚ）の最適なフィルタ係数ｈ_k［ｎ］を求めるためにＬＭＳアルゴリズムは、下記の［数４］で示される。

【0035】

【数2】

【0036】

離散化した状態での適応制御は、簡略化すると、図３の形態となる。この図では、消音制御フィルタｈ（ｚ）を実際に使用するＦＩＲフィルタ（Ｆｉｎｉｔｅ Ｉｍｐｕｌｓｅ Ｒｅｓｐｏｎｓｅフィルタ（有限インパルス応答フィルタ））と記載し、二次経路フィルタと係数更新アルゴリズムを適応制御アルゴリズムと記載している。
図３から判明するように、入力信号ｘ［ｎ］にフィルタ係数ｈ_k［ｎ］をかけた出力信号ｙ［ｎ］を生成し、その出力信号ｙ［ｎ］と入力信号ｘ［ｎ］との合成信号（具体的には和信号で、この信号が誤差信号ｅ［ｎ］である）が０となるようなｈ_k［ｎ］が生成される。

【0037】

ＦＩＲフィルタは、具体的には、下記の［数３］に示すように、入力信号ｘ［ｎ−ｋ］にフィルタ係数ｈ_k［ｎ］をかけた結果ｙ［ｎ］を出力するフィルタである。

【0038】

【数3】

【0039】

更に、誤差信号ｅ［ｎ］を最小にするためのフィルタ係数ｈ_k［ｎ］の作成は、公知のＬＭＳ適応制御アルゴリズムを採用することで実行できるが、このアルゴリズムは下記の［数４］の形態となる。

【0040】

【数4】

【0041】

更に、消音制御部６１は、上述したような消音制御フィルタ係数更新部１５による更新される消音制御フィルタｈ（ｚ）のフィルタ係数ｈ_k［ｎ］が、例えば１０回などの所定回数に亘って所定の設定値を超えるような発散状態が発生した場合には、消音は断念して消音制御を停止し、不適切な干渉音による騒音増加を回避するように構成されている。

【0042】

〔制御パラメータ更新部〕
次に、制御パラメータ更新部６２の詳細構成について、図１、図４、図５に基づいて説明する。
制御パラメータ更新部６２は、スピーカ４から全ての周波数で同じ強度となる所定のホワイトノイズ（更新音の一例）を制御音として発生させた状態で、参照マイクロホン１及び誤差マイクロホン７の検出信号を参照して、制御パラメータとしての二次経路フィルタｃ（ｚ）及び帰還経路フィルタｂ（ｚ）の夫々のフィルタ係数を決定し更新する制御パラメータ更新処理を実行する。
具体的に、制御パラメータ更新部６２には、制御部２０が生成したホワイトノイズ信号ｚ［ｎ］をスピーカ４に入力して当該スピーカ４からホワイトノイズを発生させた状態で、帰還経路フィルタｂ（ｚ）のフィルタ係数ｂ_k［ｎ］を更新する帰還経路フィルタ係数更新部１２、及び、二次経路フィルタｃ（ｚ）のフィルタ係数ｃ_k［ｎ］を更新する夫々の二次経路フィルタ係数更新部１３が設けられている。

【0043】

尚、上記夫々の係数更新部１２，１３は、上述した消音制御フィルタ係数更新部１５による消音制御フィルタｈ（ｚ）のフィルタ係数ｈ_k［ｎ］の更新方法と同様に、図４及び図５に示すように、上記ＬＭＳアルゴリズムを実行して、帰還経路フィルタｂ（ｚ）のフィルタ係数ｂ_k［ｎ］及び二次経路フィルタｃ（ｚ）のフィルタ係数ｃ_k［ｎ］を更新する。

【0044】

詳しくは、帰還経路フィルタ係数更新部１２は、図４に示すように、ホワイトノイズ信号ｚ［ｎ］と参照マイクロホン１（図１参照）の検出信号ｅ［ｎ］とを参照する形態でＬＭＳアルゴリズムを実行し、帰還経路フィルタｂ（ｚ）のｂ_k［ｎ］が帰還経路Ｂ（ｚ）の伝達関数Ｂ（ｚ）に略一致するように、帰還経路フィルタｂ（ｚ）のフィルタ係数ｂ_k［ｎ］を最適なものに更新する。
一方、二次経路フィルタ係数更新部１３は、図５に示すように、ホワイトノイズ信号ｚ［ｎ］と誤差マイクロホン７（図１参照）の検出信号とを参照して、二次経路フィルタｃ（ｚ）の伝達関数ｃ［ｎ］が二次経路Ｃ（ｚ）の実際の伝達関数ｃ［ｎ］に略一致するように、二次経路フィルタｃ（ｚ）のフィルタ係数ｃ_k［ｎ］を最適なものに更新する。

【0045】

また、これら夫々の係数更新部１２、１３は、下記の［数５］で示すように、フィルタ係数ｋ［ｎ］（ｂ_k［ｎ］又はｃ_k［ｎ］）の変化値をステップサイズで除した値が、設定値ε₀を所定の設定時間に亘って下回った場合に、当該フィルタ係数ｋ［ｎ］の更新を終了する。

【0046】

【数5】

【0047】

〔能動型消音システムの動作状態〕
次に、消音制御部６１による消音制御及び制御パラメータ更新部６２による制御パラメータ更新処理の実行タイミングなどに関する能動型消音システムの動作状態について、図６、図７も参照して説明する。
時間領域の信号を周波数領域で表した信号に変換する形態で、参照マイクロホン１及び誤差マイクロホン７の夫々の検出信号に対して高速フーリエ変換を行う夫々のＦＦＴ演算部１１、１４が設けられており、これらＦＦＴ演算部１１，１４が出力した周波数領域の信号が、制御部２０に入力される。

【0048】

更に、制御部２０は、図６に示すように、夫々のＦＦＴ演算部１１，１４が出力した周波数領域の信号について、消音対象とする特定周波数範囲におけるオーバーオール値を求めて監視し、これらの値に基づいて、上述した消音制御並びに制御パラメータ更新処理の実行タイミングを見極めるように構成されている。

【0049】

尚、参照マイクロホン１の検出信号を変換するＦＦＴ演算部１１が出力した周波数領域の信号から求められたオーバーオール値は、特定周波数範囲における参照マイクロホン１の検出信号の強度に対応するものであると言え、以下、この値を「第１特定周波数範囲強度」と呼ぶ。
一方、誤差マイクロホン７の検出信号を変換するＦＦＴ演算部１４が出力した周波数領域の信号から求められたオーバーオール値は、特定周波数範囲における誤差マイクロホン７の検出信号の強度に対応するものであると言え、以下、この値を「第２特定周波数範囲強度」と呼ぶ。
また、上記特定周波数範囲は、消音対象としたい周波数の範囲として任意に設定することができ、例えば、騒音発生源がエンジンの場合には、その排気音の状態に合わせて５０Ｈｚ〜２００Ｈｚの周波数範囲を特定周波数範囲として設定することができる。
また、本実施形態では、参照マイクロホン１の検出信号に対して設定する特定周波数範囲と、誤差マイクロホン７の検出信号に対して設定する特定周波数範囲とは、同じ周波数範囲とするが、例えば、後者の周波数範囲を前者の周波数範囲を一部に含んだ広いものするなど、夫々を異なる周波数範囲とすることもできる。

【0050】

即ち、制御部２０は、図７（ａ）に示すように、騒音が発生して、特定周波数範囲における参照マイクロホン１の検出信号の強度を示す第１特定周波数範囲強度が、数秒〜数十秒に設定された所定の設定遅延時間連続して所定の消音判定値を超えたときに、消音制御の実行を開始する。ここで、この設定遅延時間や消音判定値は、消音制御の不安定な実行や発散等を防止する範囲内で任意に設定することができる。

【0051】

このように消音制御の実行開始タイミングを第１特定周波数範囲強度に基づいて決定することで、特定周波数範囲の騒音が増加した場合にはその騒音を適切に低下させることができ、この場合、図７（ｂ）に示すように、特定周波数範囲における誤差マイクロホン７の検出信号の強度を示す第２特定周波数範囲強度が大幅に低下することになる。
一方、特定周波数範囲の騒音が増加していない場合には無用に干渉音を発生させることが無くなる。

【0052】

しかし、上記のような消音制御を実行していても、周囲に設けられる障害物の大きさや位置の変化、気温の変化、マイクロホン１，７やスピーカ４の劣化等のような上記消音制御では対応しきれない環境変化が発生すると、誤差マイクロホン７の検出信号の強度が増加して、上記第２特定周波数範囲強度が増加する場合がある。
そこで、制御部２０は、図７（ｂ）に示すように、この第２特定周波数範囲強度が、所定の設定遅延時間連続して更新判定値を超えたときに、上記消音制御の実行を停止してスピーカ４からホワイトノイズを制御音として発生させた状態で、制御パラメータ更新処理の実行を開始する。この設定遅延時間や更新判定値は、人が通過したなどの一時的な環境変化による制御パラメータ更新処理の無用な実行を回避できる範囲内で、任意に設定することができる。
具体的に、この更新判定値は、図７（ｂ）に示すように、消音制御の実行中における第２特定周波数範囲強度の最小値を基準にして、当該最小値である基準値から所定の設定増加幅分増加した値に設定されている。そして、このように設定することで、第２特定周波数範囲強度が十分に消音された場合の最小値に対して経時的に増加して十分な消音効果が得られなくなったことを適切に把握でき、制御パラメータ更新処理を適切なタイミングで実行することができる。尚、この更新判定値は、上記のような基準値に対する相対値とするのではなく、絶対値として設定しても構わない。

【0053】

このように制御パラメータ更新処理の実行開始タイミングを第２特定周波数範囲強度に基づいて決定することで、上記第２特定周波数範囲強度が十分に低いものでない場合には、上記消音制御における消音制御フィルタｈ（ｚ）のフィルタ係数ｈ_k［ｎ］の更新では対応しきれない環境変化が発生したと判断して、消音制御に代えて制御パラメータ更新処理を実行する形態で、消音制御における制御パラメータである帰還経路フィルタｂ（ｚ）のフィルタ係数ｂ_k［ｎ］及び二次経路フィルタｃ（ｚ）のフィルタ係数ｃ_k［ｎ］を更新し、次の消音制御において特定周波数範囲の騒音を適切に低下させるようにする。

【0054】

更に、この制御パラメータ更新処理の実行を開始するにあたり、制御パラメータ更新部６２は、スピーカ４から一気に大きなホワイトノイズを発生させるのではなく、第１特定周波数範囲強度又は第２特定周波数範囲強度が所定の設定増加幅分増加するまで更新音を漸次増加させる形態で、当該更新音の発生を開始するように構成されている。
即ち、制御部２０は、制御パラメータ更新処理の実行が開始されると、スピーカ４に対してホワイトノイズを発生させるためのホワイトノイズ信号を出力すると共に、そのホワイトノイズ信号の強度を、０から漸次増加させる。
同時に、制御部２０は、例えば、特定周波数範囲における誤差マイクロホン７の検出信号の強度を示す第２特定周波数範囲強度を監視し、その第２特定周波数範囲強度が制御パラメータの更新に必要な設定増加幅分まで増加したときに、そのホワイトノイズ信号の強度の増加を終了して、そのときの強度のホワイトノイズ信号を継続して出力する。

【0055】

尚、本実施形態では、消音制御や制御パラメータ更新処理の実行開始タイミングを判定するにあたり、設定遅延時間を設ける例を説明したが、これを設けることなく、第１特定周波数範囲強度が消音判定値を超えたときに直ぐに消音制御の実行を開始するようにしたり、第２特定周波数範囲強度が更新判定値を超えたときに直ぐに制御パラメータ更新処理の実行を開始するようにすることもできる。

【産業上の利用可能性】

【0056】

本発明は、騒音発生源が発生する騒音を検出する第１マイクロホンと、制御音を出力するスピーカと、前記騒音と前記制御音との合成音を検出する第２マイクロホンとを備え、消音制御フィルタを用いて前記第１マイクロホンの検出信号から前記スピーカに対して前記騒音と逆位相の干渉音を前記制御音として発生させる干渉音信号を出力する消音制御を実行する消音制御部を備えた能動型消音システムとして好適に利用可能である。

【符号の説明】

【0057】

１ ：参照マイクロホン（第１マイクロホン）
４ ：スピーカ
７ ：誤差マイクロホン（第２マイクロホン）
１２ ：帰還経路フィルタ係数更新部
１３ ：二次経路フィルタ係数更新部
１５ ：消音制御フィルタ係数更新部
２０ ：制御部
６０ ：制御装置
６１ ：消音制御部
６２ ：制御パラメータ更新部
１００ ：能動型消音システム
Ｂ（ｚ） ：帰還経路
Ｃ（ｚ） ：二次経路
Ｐ（ｚ） ：一次経路
ｂ（ｚ） ：帰還経路フィルタ
ｂ_k［ｎ］ ：フィルタ係数（制御パラメータ）
ｃ（ｚ） ：二次経路フィルタ
ｃ_k［ｎ］ ：フィルタ係数（制御パラメータ）
ｈ（ｚ） ：消音制御フィルタ
ｈ_k［ｎ］ ：フィルタ係数

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】