特許 7599787 能動型騒音制御システム

(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】

(24)【登録日】2024-12-06

(45)【発行日】2024-12-16

(54)【発明の名称】能動型騒音制御システム

(51)【国際特許分類】

   G10K 11/178 20060101AFI20241209BHJP

   H04R 3/02 20060101ALI20241209BHJP

   B60R 11/02 20060101ALI20241209BHJP

【ＦＩ】

G10K11/178 120

H04R3/02

B60R11/02 B

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2021038390

(22)【出願日】2021-03-10

(65)【公開番号】P2022138483

(43)【公開日】2022-09-26

【審査請求日】2023-12-15

(73)【特許権者】

【識別番号】000010098

【氏名又は名称】アルプスアルパイン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100099748

【弁理士】

【氏名又は名称】佐藤 克志

(74)【代理人】

【識別番号】100103171

【弁理士】

【氏名又は名称】雨貝 正彦

(74)【代理人】

【識別番号】100105784

【弁理士】

【氏名又は名称】橘 和之

(74)【代理人】

【識別番号】100098497

【弁理士】

【氏名又は名称】片寄 恭三

(72)【発明者】

【氏名】田地 良輔

【審査官】齊田 寛史

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１９／１８１７５８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特表２０１２－５３３０９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－１６３０５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－０１２９１７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ１０Ｋ １１／１７８

Ｈ０４Ｒ ３／０２

Ｂ６０Ｒ １１／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

騒音を低減する能動型騒音制御システムであって、
第１のエリアに配置されたマイクである第１エリアマイクと、
第２のエリアに配置されたスピーカである第２エリアスピーカと、
第２のエリアに配置されたマイクである第２エリアマイクと、
前記第１エリアマイクの出力を入力とするエコーキャンセル用適応フィルタと、
前記第２エリアマイクの出力と前記エコーキャンセル用適応フィルタの出力を加算するエコーキャンセル用加算器と、
騒音を表す騒音信号を入力とする、前記エコーキャンセル用適応フィルタとフィルタ係数を共用するよう構成された二次経路再現フィルタと、
前記騒音信号を入力とする騒音キャンセル用適応フィルタと、
前記第１エリアマイクの出力と前記騒音キャンセル用適応フィルタの出力を加算して前記第２エリアスピーカに出力する騒音キャンセル用加算器とを備え、
前記エコーキャンセル用適応フィルタは、前記エコーキャンセル用加算器の出力をエラーとして、当該エラーが最小となるようにフィルタ係数を更新し、
前記騒音キャンセル用適応フィルタは、前記第２エリアマイクの出力をエラーとし、前記二次経路再現フィルタの出力を参照信号とするFiltered-X LMSアルゴリズムによって、フィルタ係数を更新し、
当該能動型騒音制御システムは、
前記騒音信号を入力とする補助フィルタと、
前記補助フィルタの出力を加算することにより、前記騒音キャンセル用適応フィルタがエラーとして用いる前記第２エリアマイクの出力を補正するエラー補正用加算器と、
補助フィルタ更新手段とを有し、
前記補助フィルタは、
P(z)を騒音源から第２エリアマイクまでの伝達関数、V(z)を騒音源から第２エリアのユーザの音の聴取位置までの伝達関数、Sv(z)を第２スピーカから第２エリアのユーザの音の聴取位置までの伝達関数として、
前記騒音信号を入力とする伝達関数がP(z)の第１フィルタと、
前記騒音信号を入力とする伝達関数がV(z)/Sv(z)の第２フィルタと、
前記第２フィルタの出力を入力とする、フィルタ係数が可変な第３フィルタと、
前記第３フィルタの出力から前記第１フィルタの出力を減算して、前記補助フィルタの出力を生成する加算器とを備え、
前記補助フィルタ更新手段は、所定のタイミングで、前記第３フィルタのフィルタ係数を、当該フィルタ係数が前記エコーキャンセル用適応フィルタのフィルタ係数と同等となるように更新することを特徴とする能動型騒音制御システム。

【請求項2】

騒音を低減する能動型騒音制御システムであって、
第１のエリアに配置されたマイクである第１エリアマイクと、
第２のエリアに配置されたスピーカである第２エリアスピーカと、
第２のエリアに配置されたマイクである第２エリアマイクと、
前記第１エリアマイクの出力を入力とするエコーキャンセル用適応フィルタと、
前記第２エリアマイクの出力と前記エコーキャンセル用適応フィルタの出力を加算するエコーキャンセル用加算器と、
騒音を表す騒音信号を入力とする、フィルタ係数が可変な二次経路再現フィルタと、
前記騒音信号を入力とする騒音キャンセル用適応フィルタと、
前記第１エリアマイクの出力と前記騒音キャンセル用適応フィルタの出力を加算して前記第２エリアスピーカに出力する騒音キャンセル用加算器と、
前記二次経路再現フィルタのフィルタ係数を更新する二次経路再現フィルタ更新手段とを備え、
前記エコーキャンセル用適応フィルタは、前記エコーキャンセル用加算器の出力をエラーとして、当該エラーが最小となるようにフィルタ係数を更新し、
前記二次経路再現フィルタ更新手段は、所定のタイミングで、二次経路再現フィルタのフィルタ係数を、当該フィルタ係数が前記エコーキャンセル用適応フィルタのフィルタ係数と同等となるように更新し、
前記騒音キャンセル用適応フィルタは、前記第２エリアマイクの出力をエラーとし、前記二次経路再現フィルタの出力を参照信号とするFiltered-X LMSアルゴリズムによって、フィルタ係数を更新し、
当該能動型騒音制御システムは、
前記騒音信号を入力とする補助フィルタと、
前記補助フィルタの出力を加算することにより、前記騒音キャンセル用適応フィルタがエラーとして用いる前記第２エリアマイクの出力を補正するエラー補正用加算器と、
補助フィルタ更新手段とを有し、
前記補助フィルタは、
P(z)を騒音源から第２エリアマイクまでの伝達関数、V(z)を騒音源から第２エリアのユーザの音の聴取位置までの伝達関数、Sv(z)を第２スピーカから第２エリアのユーザの音の聴取位置までの伝達関数として、
前記騒音信号を入力とする伝達関数がP(z)の第１フィルタと、
前記騒音信号を入力とする伝達関数がV(z)/Sv(z)の第２フィルタと、
前記第２フィルタの出力を入力とする、フィルタ係数が可変な第３フィルタと、
前記第３フィルタの出力から前記第１フィルタの出力を減算して、前記補助フィルタの出力を生成する加算器とを備え、
前記補助フィルタ更新手段は、所定のタイミングで、前記第３フィルタのフィルタ係数を、当該フィルタ係数が前記エコーキャンセル用適応フィルタのフィルタ係数と同等となるように更新することを特徴とする能動型騒音制御システム。

【請求項3】

請求項１または２記載の能動型騒音制御システムであって、
前記エコーキャンセル用適応フィルタは、前記第１エリアマイクの出力を参照信号、前記エコーキャンセル用加算器の出力をエラーとするLMSアルゴリズムによって、フィルタ係数を更新することを特徴とする能動型騒音制御システム。

【請求項4】

請求項１、２または３記載の能動型騒音制御システムであって、
前記エコーキャンセル用加算器の出力が入力する、第１のエリアに配置されたスピーカである第１エリアスピーカを備えていることを特徴とする能動型騒音制御システム。

【請求項5】

請求項１、２または３記載の能動型騒音制御システムであって、
音源装置と、
前記音源装置の出力が入力する、第１のエリアに配置されたスピーカである第１エリアスピーカとを備え、
前記騒音信号は、前記音源装置の出力であることを特徴とする能動型騒音制御システム。

【請求項6】

騒音を低減する能動型騒音制御システムであって、
第１のエリアに配置されたマイクである第１エリアマイクと、
第２のエリアに配置されたスピーカである第２エリアスピーカと、
第２のエリアに配置されたマイクである第２エリアマイクと、
前記第１エリアマイクの出力を入力とするエコーキャンセル用適応フィルタと、
前記第２エリアマイクの出力と前記エコーキャンセル用適応フィルタの出力を加算するエコーキャンセル用加算器と、
騒音を表す騒音信号を入力とする、前記エコーキャンセル用適応フィルタとフィルタ係数を共用するよう構成された二次経路再現フィルタと、
前記騒音信号を入力とする騒音キャンセル用適応フィルタと、
前記第１エリアマイクの出力と前記騒音キャンセル用適応フィルタの出力を加算して前記第２エリアスピーカに出力する騒音キャンセル用加算器とを備え、
前記エコーキャンセル用適応フィルタは、前記エコーキャンセル用加算器の出力をエラーとして、当該エラーが最小となるようにフィルタ係数を更新し、
前記騒音キャンセル用適応フィルタは、前記第２エリアマイクの出力をエラーとし、前記二次経路再現フィルタの出力を参照信号とするFiltered-X LMSアルゴリズムによって、フィルタ係数を更新し、
当該能動型騒音制御システムは、
第１のエリアに配置されたスピーカである第１エリアスピーカと、
音源装置と、
前記エコーキャンセル用加算器の出力に前記音源装置の出力を加算し、前記第１エリアスピーカに出力する音源装置用加算器とを備え、
前記騒音信号は、前記音源装置の出力であることを特徴とする能動型騒音制御システム。

【請求項7】

騒音を低減する能動型騒音制御システムであって、
第１のエリアに配置されたマイクである第１エリアマイクと、
第２のエリアに配置されたスピーカである第２エリアスピーカと、
第２のエリアに配置されたマイクである第２エリアマイクと、
前記第１エリアマイクの出力を入力とするエコーキャンセル用適応フィルタと、
前記第２エリアマイクの出力と前記エコーキャンセル用適応フィルタの出力を加算するエコーキャンセル用加算器と、
騒音を表す騒音信号を入力とする、フィルタ係数が可変な二次経路再現フィルタと、
前記騒音信号を入力とする騒音キャンセル用適応フィルタと、
前記第１エリアマイクの出力と前記騒音キャンセル用適応フィルタの出力を加算して前記第２エリアスピーカに出力する騒音キャンセル用加算器と、
前記二次経路再現フィルタのフィルタ係数を更新する二次経路再現フィルタ更新手段とを備え、
前記エコーキャンセル用適応フィルタは、前記エコーキャンセル用加算器の出力をエラーとして、当該エラーが最小となるようにフィルタ係数を更新し、
前記二次経路再現フィルタ更新手段は、所定のタイミングで、二次経路再現フィルタのフィルタ係数を、当該フィルタ係数が前記エコーキャンセル用適応フィルタのフィルタ係数と同等となるように更新し、
前記騒音キャンセル用適応フィルタは、前記第２エリアマイクの出力をエラーとし、前記二次経路再現フィルタの出力を参照信号とするFiltered-X LMSアルゴリズムによって、フィルタ係数を更新し、
当該能動型騒音制御システムは、
第１のエリアに配置されたスピーカである第１エリアスピーカと、
音源装置と、
前記エコーキャンセル用加算器の出力に前記音源装置の出力を加算し、前記第１エリアスピーカに出力する音源装置用加算器とを備え、
前記騒音信号は、前記音源装置の出力であることを特徴とする能動型騒音制御システム。

【請求項8】

自動車に搭載された、請求項１、２、３、４、５、６または７記載の能動型騒音制御システムであって、
前記第１のエリアと前記第２のエリアは、前記自動車の車室内の異なるエリアであることを特徴とする能動型騒音制御システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、主として、騒音を打ち消す騒音キャンセル音を放射することにより騒音を低減する能動型騒音制御(ANC;Active Noise Control）の技術に関するものである。

【背景技術】

【0002】

能動型騒音制御の技術としては、図５ａに示す能動型騒音制御システムのように、第１エリアのユーザ用の音源装置５１から第１エリアのユーザ用のスピーカ５２に出力されている音楽などの音声を、第２のエリアのユーザにとっての騒音として、適応フィルタ５３を用いて生成した騒音キャンセル音を第２エリアのスピーカ５４から放射する能動型騒音制御システムが知られている（たとえば、特許文献１）。

【0003】

この能動型騒音制御システムでは、第２エリアに配置したエラーマイク５５と、伝達関数として第２エリアのスピーカ５４からエラーマイク５５までの伝達関数C(z)として推定される伝達関数C^(z)を設定した、音源装置５１の出力を入力とする二次経路再現フィルタ５６を用いる。また、適応フィルタ５３において、係数更新部５３２において、エラーマイク５５の出力をエラーとし、二次経路再現フィルタ５６の出力を参照信号としてLMSアルゴリズムを行うFiltered-X LMSアルゴリズムによって、音源装置５１の出力から騒音キャンセル音を生成する可変フィルタ５３１のフィルタ係数を、エラーが最小となるように更新する。

【0004】

また、このような能動型騒音制御システムにおいて、エラーマイク５５と、第２エリアのユーザの耳の位置との差を補正するために、図５ｂに示すように、音源装置５１の出力を入力とする補助フィルタ５７を設け、エラーマイク５５の出力するエラーを、補助フィルタ５７の出力を減算することにより補正するようにした能動型騒音制御システムも知られている（たとえば、特許文献２）。

【0005】

ここで、この能動型騒音制御システムにおいて、補助フィルタ５７には、伝達関数H(z)として、
H(z)=P(z)-S(z)V(z)/Sv(z)
が予め設定される。

【0006】

ここで、P(z)は第１エリアのユーザ用のスピーカ５２からエラーマイク５５までの伝達関数、V(z)は第１エリアのユーザ用のスピーカ５２から第２エリアのユーザの耳の位置までの伝達関数、Sv(z)は第２エリアのユーザ用のスピーカ５４から第２エリアのユーザの耳の位置までの伝達関数である。また、S(z)は、S(z)=C(z)であり、第２エリアのユーザ用のスピーカ５４からエラーマイク５５までの伝達関数である。

【0007】

また、図６に示すように、第１エリアのマイク６１でピックアップしたユーザの音声を第２エリアのスピーカ６３から出力し、第２エリアのマイク６４でピックアップしたユーザの音声を第１エリアのスピーカ６２から出力することにより、第１エリアのユーザと第２エリアのユーザの会話を支援するシステムにおいて、適応フィルタ６５を用いてエコーをキャンセルするキャンセル音を生成し、キャンセル音を第２エリアのマイク６４の出力に加算器６６で加算することにより、第２エリアのスピーカ６３から第２エリアのマイク６４にまわりこんだエコーをキャンセルするエコーキャンセルシステムも知られている
（たとえば、特許文献３）。

【0008】

このエコーキャンセルシステムでは、適応フィルタ６５において、第１エリアのマイク６１の出力からキャンセル音を生成する可変フィルタ６５１のフィルタ係数を、係数更新部６５２によって、加算器６６の出力をエラーとし、第１エリアのマイク６１の出力を参照信号として、LMSアルゴリズム等によりエラーが最小となるように更新する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【文献】特開２０１０-１６３０５４号公報

【文献】特開２０１８- ７２７７０号公報

【文献】特開２０１０- １６５６４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

図５ａ、ｂに示した能動型騒音制御システムによれば、環境やその他の条件の変動により、騒音キャンセル音を出力する第２エリアのスピーカ５４からエラーマイク５５までの実際の伝達関数C(z)が、二次経路再現フィルタ５６に設定した伝達関数C^(z)から変化してしまうと、良好に騒音をキャンセルできなくなってしまうという問題があった。

【0011】

そこで、本発明は、騒音を打ち消す騒音キャンセル音を出力するスピーカから、キャンセルし残った騒音を検出するマイクまでの伝達関数の変化に適応した良好な騒音のキャンセルを行うことを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0012】

前記課題達成のために、本発明は、騒音を低減する能動型騒音制御システムに、第１のエリアに配置されたマイクである第１エリアマイクと、第２のエリアに配置されたスピーカである第２エリアスピーカと、第２のエリアに配置されたマイクである第２エリアマイクと、前記第１エリアマイクの出力を入力とするエコーキャンセル用適応フィルタと、前記第２エリアマイクの出力と前記エコーキャンセル用適応フィルタの出力を加算するエコーキャンセル用加算器と、騒音を表す騒音信号を入力とする、前記エコーキャンセル用適応フィルタとフィルタ係数を共用するよう構成された二次経路再現フィルタと、前記騒音信号を入力とする騒音キャンセル用適応フィルタと、前記第１エリアマイクの出力と前記騒音キャンセル用適応フィルタの出力を加算して前記第２エリアスピーカに出力する騒音キャンセル用加算器とを備えたものである。ここで、前記エコーキャンセル用適応フィルタは、前記エコーキャンセル用加算器の出力をエラーとして、当該エラーが最小となるようにフィルタ係数を更新し、前記騒音キャンセル用適応フィルタは、前記第２エリアマイクの出力をエラーとし、前記二次経路再現フィルタの出力を参照信号とするFiltered-X LMSアルゴリズムによって、フィルタ係数を更新する。

【0013】

また、前記課題達成のために、本発明は、騒音を低減する能動型騒音制御システムに、第１のエリアに配置されたマイクである第１エリアマイクと、第２のエリアに配置されたスピーカである第２エリアスピーカと、第２のエリアに配置されたマイクである第２エリアマイクと、前記第１エリアマイクの出力を入力とするエコーキャンセル用適応フィルタと、前記第２エリアマイクの出力と前記エコーキャンセル用適応フィルタの出力を加算するエコーキャンセル用加算器と、騒音を表す騒音信号を入力とする、フィルタ係数が可変な二次経路再現フィルタと、前記騒音信号を入力とする騒音キャンセル用適応フィルタと、前記第１エリアマイクの出力と前記騒音キャンセル用適応フィルタの出力を加算して前記第２エリアスピーカに出力する騒音キャンセル用加算器と、前記二次経路再現フィルタのフィルタ係数を更新する二次経路再現フィルタ更新手段とを備えたものである。ここで、前記エコーキャンセル用適応フィルタは、前記エコーキャンセル用加算器の出力をエラーとして、当該エラーが最小となるようにフィルタ係数を更新し、前記二次経路再現フィルタ更新手段は、所定のタイミングで、二次経路再現フィルタのフィルタ係数を、当該フィルタ係数が前記エコーキャンセル用適応フィルタのフィルタ係数と同等となるように更新する。そして、前記騒音キャンセル用適応フィルタは、前記第２エリアマイクの出力をエラーとし、前記二次経路再現フィルタの出力を参照信号とするFiltered-X LMSアルゴリズムによって、フィルタ係数を更新する。

【0014】

これらの能動型騒音制御システムによれば、エコーキャンセル用適応フィルタのフィルタ係数が、第２エリアスピーカから第２エリアマイクまでの伝達関数を表すフィルタ係数に収束することを利用して、騒音キャンセル用適応フィルタにおいてFiltered-X LMSアルゴリズムに用いる参照信号を生成する二次経路再現フィルタのフィルタ係数を第２エリアスピーカから第２エリアマイクまでの伝達関数の変化に追従させることができ、この結果、当該変化に適応した良好な騒音のキャンセルを行うことができる。

【0015】

ここで、これらの能動型騒音制御システムに、前記騒音信号を入力とする補助フィルタと、前記補助フィルタの出力を加算することにより、前記騒音キャンセル用適応フィルタがエラーとして用いる前記第２エリアマイクの出力を補正するエラー補正用加算器と、補助フィルタ更新手段とを設けてもよい。前記補助フィルタは、P(z)を騒音源から第２エリアマイクまでの伝達関数、V(z)を騒音源から第２エリアのユーザの音の聴取位置までの伝達関数、Sv(z)を第２スピーカから第２エリアのユーザの音の聴取位置までの伝達関数として、前記騒音信号を入力とする伝達関数がP(z)の第１フィルタと、前記騒音信号を入力とする伝達関数がV(z)/Sv(z)の第２フィルタと、前記第２フィルタの出力を入力とする、フィルタ係数が可変な第３フィルタと、前記第３フィルタの出力から前記第１フィルタの出力を減算して、前記補助フィルタの出力を生成する加算器とを備えている。また、前記補助フィルタ更新手段は、所定のタイミングで、前記第３フィルタのフィルタ係数を、当該フィルタ係数が前記エコーキャンセル用適応フィルタのフィルタ係数と同等となるように更新する。

【0016】

このように能動型騒音制御システムを構成することにより、第２エリアマイクと、第２エリアのユーザの音の聴取位置の差を補正することができると共に、当該補正に用いる補助フィルタの伝達関数を、第２エリアスピーカから第２エリアマイクまでの伝達関数の変化に追従させることができる。

【0017】

また、これらの能動型騒音制御システムは、前記エコーキャンセル用適応フィルタにおいて、前記第１エリアマイクの出力を参照信号、前記エコーキャンセル用加算器の出力をエラーとするLMSアルゴリズムによって、フィルタ係数を更新するように構成することが好ましい。

【0018】

また、以上の能動型騒音制御システムに、前記エコーキャンセル用加算器の出力が入力する、第１のエリアに配置されたスピーカである第１エリアスピーカを備え、第２エリアのユーザの発話の第２エリアのユーザの聞き取りも支援するようにしてもよい。

【0019】

ていることを特徴とする能動型騒音制御システム。
または、以上の能動型騒音制御システムに、音源装置と、前記音源装置の出力が入力する、第１のエリアに配置されたスピーカである第１エリアスピーカとを備え、前記騒音信号を、前記音源装置の出力としてもよい。

【0020】

または、以上の能動型騒音制御システムに、第１のエリアに配置されたスピーカである第１エリアスピーカと、音源装置と、前記エコーキャンセル用加算器の出力に前記音源装置の出力を加算し、前記第１エリアスピーカに出力する音源装置用加算器とを備え、前記騒音信号は、前記音源装置の出力としてもよい。

【0021】

また、以上の能動型騒音制御システムを自動車に搭載したシステムとし、前記第１のエリアと前記第２のエリアは、前記自動車の車室内の異なるエリアとしてもよい。

【発明の効果】

【0022】

以上のように、本発明によれば、騒音を打ち消す騒音キャンセル音を出力するスピーカから、キャンセルし残った騒音を検出するマイクまでの伝達関数の変化に適応した良好な騒音のキャンセルを行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】本発明の実施形態に係る車載システムの構成を示すブロック図である。

【図2】本発明の第１実施形態に係る信号処理装置の構成を示すブロック図である。

【図3】本発明の第２実施形態に係る信号処理装置の構成を示すブロック図である。

【図4】本発明の第３実施形態に係る信号処理装置の構成を示すブロック図である。

【図5】公知の能動型騒音制御システムの構成を示す図である。

【図6】公知のエコーキャンセルシステムの構成を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0024】

以下、本発明の実施形態について、自動車に搭載される車載システムへの適用を例にとり説明する。
まず、第１の実施形態について説明する。
図１に、本第１実施形態に係る車載システムの構成を示す。
図示するように、車載システムは、車室内の第１エリアのユーザ用のスピーカである第１スピーカ１１、第１エリアのユーザ用のマイクである第１マイク１２、第１エリアのユーザ用の音源装置１３、車室内の第２エリアのユーザ用のスピーカである第２スピーカ２１、第２エリアのユーザ用のマイクである第２マイク２２、以上の各部が接続された信号処理装置３を備えている。

【0025】

信号処理装置３は、第１エリアの第１マイク１２でピックアップした第１エリアのユーザの音声を第２エリアの第２スピーカ２１に出力し、第２エリアの第２マイク２２でピックアップした第２エリアのユーザの音声を、第２スピーカ２１から第２マイク２２に回りこんだ第１エリアのユーザの音声のエコーをキャンセルした上で第１エリアの第１スピーカ１１に出力することにより、第１エリアのユーザと第２エリアのユーザとの間の会話によるコミュニケーションを支援する。

【0026】

また、信号処理装置３は、音源装置１３の出力音を第１エリアの第１スピーカ１１に出力すると共に、第１スピーカ１１から出力された音源装置１３の出力音を、第２エリアのユーザの位置でキャンセルする騒音キャンセル音を、第２エリアの第２スピーカ２１から出力することにより、第２エリアのユーザが、第１エリアのユーザが聴いている音源装置１３の出力音によって煩わされることを排除する。

【0027】

第１エリアは、たとえば、図１ｂに示すように、自動車の運転席のエリアであり、第１スピーカ１１や第１マイク１２は第１エリアに配置される。また、第２エリアは、自動車の運転席の後ろの席のエリアであり、第２スピーカ２１や第２マイク２２は第２エリアに配置される。

【0028】

次に、図２に信号処理装置３の構成を示す。
図示するように信号処理装置３は、前処理部３１、騒音キャンセル用適応フィルタ３２、エコーキャンセル用適応フィルタ３３、第１加算器３４、第２加算器３５、第３加算器３６を備えている。

【0029】

第１マイク１２の出力は、前処理部３１において、過大入力とならないようにノイズ抑制や振幅抑制を行う前処理が施された上で、第１加算器３４に送られ、第１加算器３４で、騒音キャンセル用適応フィルタ３２が出力する騒音キャンセル音と加算され、第２スピーカ２１から出力される。

【0030】

第２マイク２２の出力は、第２加算器３５に送られ、第２加算器３５で、エコーキャンセル用適応フィルタ３３が出力するエコーキャンセル音が減算された上で第３加算器３６に送られ、第３加算器３６で音源装置１３の出力と加算され第１スピーカ１１に出力される。

【0031】

エコーキャンセル用適応フィルタ３３は、エコーキャンセル用可変フィルタ３３１と、エコーキャンセル用係数更新部３３２を備えている。エコーキャンセル用可変フィルタ３３１は、信号処理系統を２系統備えた２チャンネルの可変フィルタであり、各チャネルには、エコーキャンセル用係数更新部３３２によって同じフィルタ係数が設定される。すなわち、エコーキャンセル用可変フィルタ３３１は、エコーキャンセル用係数更新部３３２によって同じフィルタ係数が設定される二つの可変フィルタと等価である。

【0032】

エコーキャンセル用可変フィルタ３３１の第１のチャネルは、前処理部３１で前処理が施された第１マイク１２の出力を入力とし、第１のチャネルの出力はエコーキャンセル音として、第２加算器３５に出力される。また、エコーキャンセル用可変フィルタ３３１の第２のチャネルは、音源装置１３の出力を入力として、第２のチャネルの出力は、参照信号として騒音キャンセル用適応フィルタ３２に送られる。

【0033】

エコーキャンセル用係数更新部３３２は、第２加算器３５の出力をエラーとして、前処理部３１で前処理が施された第１マイク１２の出力を参照信号として、LMSアルゴリズム等によりエラーが最小となるようにエコーキャンセル用可変フィルタ３３１の第１のチャネルのフィルタ係数を更新する。また、第１のチャネルのフィルタ係数は第２のチャネルのフィルタ係数として共用され、第１のチャネルのフィルタ係数の更新に伴って、第２のチャネルのフィルタ係数も第１のチャネルのフィルタ係数と等しくなるように更新される。

【0034】

この結果、エコーキャンセル用可変フィルタ３３１の第１のチャネルが出力するエコーキャンセル音は、第２加算器３５の減算によって、第２マイク２２の出力に含まれる第１マイク１２の出力音成分がキャンセルされる音となる。

【0035】

ここで、第２スピーカ２１から第２マイク２２までの経路である２次経路の伝達関数をC(z)、エコーキャンセル用可変フィルタ３３１の第１のチャネルと第２のチャネルの伝達関数をQ(z)、前処理部３１で前処理が施された第１マイク１２の出力をM(z)とすると、第２加算器３５からエコーキャンセル用係数更新部３３２に出力されるエラーeE(z)は、
eE(z)=M(z)C(z)-M(z)Q(z)
と表されるので、
エコーキャンセル用係数更新部３３２の動作により、eE(z)=0となるようにコーキャンセル用可変フィルタの第１のチャネルと第２のチャネルのフィルタ係数が収束したとき。

【0036】

eE(z)=M(z)C(z)-M(z)Q(z)=0
Q(z)=C(z)
となる。

【0037】

次に、騒音キャンセル用適応フィルタ３２は、騒音キャンセル用可変フィルタ３２１と、騒音キャンセル用係数更新部３２２を備えている。
騒音キャンセル用可変フィルタ３２１は、音源装置１３の出力を入力とし、その出力は騒音キャンセル音として第１加算器３４に出力される。
騒音キャンセル用係数更新部３２２には、第２マイク２２の出力がエラーとして、エコーキャンセル用可変フィルタ３３１の第２のチャネルの出力が参照信号として入力する。
ここで、上述のように、エコーキャンセル用係数更新部３３２の動作により、エコーキャンセル用可変フィルタ３３１の第２のチャネルのフィルタ係数は、Q(z)=C(z)となるフィルタ係数に制御される。

【0038】

したがって、エコーキャンセル用可変フィルタ３３１の第２のチャネルから騒音キャンセル用係数更新部３２２に出力される参照信号は、音源装置１３の出力に、第２スピーカ２１から第２マイク２２までの伝達関数C(z)を畳み込んだ信号となり、この参照信号は、Filtered-X LMSアルゴリズムの参照信号（濾波参照信号）として用いることができる。すなわち、エコーキャンセル用可変フィルタ３３１の第２のチャネルは、Filtered-X LMSアルゴリズムで用いられる、伝達関数C^(z)が設定された二次経路再現フィルタとして機能する。

【0039】

そこで、エコーキャンセル用係数更新部３３２において、エコーキャンセル用可変フィルタ３３１の第２のチャネルの出力を参照信号として用いてエラーが最小となるようにLMSアルゴリズムを行うことにより、Filtered-X LMSアルゴリズムによる騒音キャンセル用可変フィルタ３２１のフィルタ係数の更新を行う。

【0040】

より具体的には、エコーキャンセル用係数更新部３３２は、Filtered-X LMSアルゴリズムに従って、下式における、w(n)を騒音キャンセル用可変フィルタ３２１のフィルタ係数、μをステップサイズパラメータ、e(n)を第２マイク２２の出力、x(n)を音源装置１３の出力、r(n)をエコーキャンセル用可変フィルタ３３１の第２のチャネルから出力される参照信号として、
w(n+1)=w(n)+μe(n)r(n)
により、騒音キャンセル用可変フィルタ３２１のフィルタ係数w(n)の更新を行う。

【0041】

この結果、騒音キャンセル用可変フィルタ３２１が出力し、第１加算器３４を通って第２スピーカ２１から出力される騒音キャンセル音は、第２エリアの第２マイク２２が配置された領域で、第１エリアの第１スピーカ１１から出力される音源装置１３の出力音をキャンセルする音となる。

【0042】

また、エコーキャンセル用可変フィルタ３３１の第２のチャネルの伝達関数Q(z)=C(z)は、エコーキャンセル用係数更新部３３２の動作によって、第２スピーカ２１から第２マイク２２までの伝達関数C(z)の変化に追従するように更新されるので、先に図５ａに示したように伝達関数C^(z)を固定的に設定した二次経路再現フィルタ５６を用いる場合と異なり、伝達関数C(z)の変化が生じた場合でも、当該変化に追従した良好な音源装置１３の出力音のキャンセルを行うことができる。

【0043】

以上、本発明の第１の実施形態について説明した。
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
本第２実施形態は、信号処理装置３の構成の一部のみが第１実施形態と異なる。
図３に、第２実施形態に係る信号処理装置３の構成を示す。
図示するように、第２実施形態に係る信号処理装置３が第１実施形態と異なる点は、エコーキャンセル用可変フィルタ３３１を、第１実施形態のエコーキャンセル用可変フィルタ３３１の第１のチャネルに相当する、単一のチャネルの可変フィルタとした点と、二次経路再現フィルタ３１１を第１実施形態のエコーキャンセル用可変フィルタ３３１の第２のチャネルの代替として設けた点と、二次経路再現フィルタ３１１のフィルタ係数を設定する更新制御部３１２を設けた点である。

【0044】

二次経路再現フィルタ３１１は、第１実施形態のエコーキャンセル用可変フィルタ３３１の第２のチャネルと同様に、音源装置１３の出力を入力とし、その出力は参照信号として騒音キャンセル用適応フィルタ３２に送られる。

【0045】

更新制御部３１２は、定期的にエコーキャンセル用可変フィルタ３３１のフィルタ係数を読み出し、過去所定期間中のエコーキャンセル用可変フィルタ３３１のフィルタ係数の平均を求め、平均と前回設定した二次経路再現フィルタ３１１のフィルタ係数との間に所定レベル以上の差が発生したならば、算出したフィルタ係数の平均まで、二次経路再現フィルタ３１１のフィルタ係数をスムーズに変化させる。

【0046】

このような動作の結果、二次経路再現フィルタ３１１の伝達関数C^(z)は、第１実施形態のエコーキャンセル用可変フィルタ３３１の第２のチャネルと同様に、エコーキャンセル用係数更新部３３２の動作によって制御されたエコーキャンセル用可変フィルタ３３１の伝達関数Q(z)=C(z)に追従するので、本第２実施形態によっても、第２スピーカ２１から第２マイク２２までの伝達関数C(z)の変化に適応した良好な音源装置１３の出力音のキャンセルを行うことができる。

【0047】

以上、本発明の第２実施形態について説明した。
次に、第３実施形態について説明する。
図４に、第２実施形態に係る信号処理装置３の構成を示す。
図示するように、第３実施形態に係る信号処理装置３が第１実施形態と異なる点は、補助フィルタ３２１と、第４加算器３２２と、更新処理部３２３を設けた点である。
補助フィルタ３２１は、第２マイク２２と、第２エリアのユーザの耳の位置との差を補正するために設けたものであり、第４加算器３２２は、第２マイク２２の出力に補助フィルタ３２１の出力を加算した信号を、騒音キャンセル用係数更新部３２２に出力する。そして、騒音キャンセル用係数更新部３２２は、第４加算器３２２の出力をエラーとして、エコーキャンセル用可変フィルタ３３１の第２のチャネルの出力を参照信号として用いてエラーが最小となるようにLMSアルゴリズムを行うことにより、Filtered-X LMSアルゴリズムによる騒音キャンセル用可変フィルタ３２１のフィルタ係数の更新を行う。

【0048】

補助フィルタ３２１の伝達関数H(z)は、図５ｂで示した能動型騒音制御システムの補助フィルタ５７の伝達関数の正負を、第４加算器３２２で図５ｂの減算に代えて加算を行う関係上、反転したものであり、
H(z)=S(z)V(z)/Sv(z)-P(z)である。

【0049】

P(z)は第１スピーカ１１から第２マイク２２までの伝達関数、S(z)は第２スピーカ５４から第２マイク２２までの伝達関数、V(z)は第１スピーカ１１から第２エリアのユーザの耳の位置までの伝達関数、Sv(z)は第２スピーカ５４から第２エリアのユーザの耳の位置までの伝達関数である。したがって、S(z)=C(z)である。

【0050】

補助フィルタ３２１は、伝達関数がP(z)の第１フィルタ３２１１、伝達関数がV(z)/Sv(z)の第２フィルタ３２１２、伝達関数がS(z)の第３フィルタ３２１３、第５加算器３２１４よりなり、第３フィルタ３２１３のフィルタ係数は、更新処理部３２３から設定することができる。

【0051】

第１フィルタ３２１１と第２フィルタ３２１２には音源装置１３の出力を入力し、第１フィルタ３２１１の出力は第５加算器３２１４に送られ、第２フィルタ３２１２の出力は第３フィルタ３２１３に入力し、第３フィルタ３２１３の出力は第５加算器３２１４に送られる。

【0052】

そして、第５加算器３２１４は、第３フィルタ３２１３の出力から第１フィルタ３２１１の出力を減算し、補助フィルタ３２１の出力として第４加算器３２２に送る。
更新処理部３２３は、定期的にエコーキャンセル用可変フィルタ３３１のいずれかのチャネルのフィルタ係数を読み出し、過去所定期間中に読み出したフィルタ係数の平均を求め、平均と前回設定した第３フィルタ３２１３のフィルタ係数との間に所定レベル以上の差が発生したならば、算出したフィルタ係数の平均まで、第３フィルタ３２１３のフィルタ係数をスムーズに変化させる。

【0053】

このような動作の結果、本来S(z)=C(z)であるべき第３フィルタ３２１３の伝達関数S(z)を、エコーキャンセル用係数更新部３３２の動作によって制御されたエコーキャンセル用可変フィルタ３３１の各チャネルの伝達関数Q(z)=C(z)に追従させることができ、第２スピーカ２１から第２マイク２２までの伝達関数C(z)の変化に適応した良好な音源装置１３の出力音のキャンセルを行うことができる。

【0054】

以上、第３実施形態について説明した。
ここで、本第３実施形態で示した、補助フィルタ３２１を備え、第３フィルタ３２１３のフィルタ係数を更新する構成は、図３に示した第２実施形態に係る信号処理装置３に同様に付加してもよい。

【0055】

ところで、以上の各実施形態は、以上で示した信号処理装置３の第２スピーカ２１から第２マイク２２に回りこんだエコーをキャンセルする構成と、第１エリアと第２エリアについて対称な構成を信号処理装置３に付加することにより、第１エリアの第１マイク１２でピックアップした音声を、第１スピーカ１１から第１マイク１２に回りこんだエコーをキャンセルした上で第２スピーカ２１に出力するようにしてもよい。

【0056】

また、第２エリアのユーザ用の第２音源装置を設け、信号処理装置３において、以上で示した信号処理装置３の音源装置１３の出力音を第１スピーカ１１に出力すると共に、第１スピーカ１１から出力された音源装置１３の出力音を、第２エリアのユーザの位置でキャンセルする騒音キャンセル音を、第２スピーカ２１から出力する構成と、第１エリアと第２エリアについて対称な構成を信号処理装置３に付加することにより、第２音源装置の出力音を第２スピーカ２１に出力すると共に、第２スピーカ２１から出力された音源装置１３の出力音を、第１エリアのユーザの位置でキャンセルする騒音キャンセル音を、第１スピーカ１１から出力するようにしてもよい。

【0057】

また、以上の各実施形態では、エリア数を２としたが、本実施形態は３以上のエリアに対応するように拡張して実施してよい。
また、以上では、車載システムへの適用を例にとり説明したが、以上の各実施形態は各エリアが自動車外である場合についても同様に適用することができる。

【符号の説明】

【0058】

３…信号処理装置、１１…第１スピーカ、１２…第１マイク、１３…音源装置、２１…第２スピーカ、２２…第２マイク、３１…前処理部、３２…騒音キャンセル用適応フィルタ、３３…エコーキャンセル用適応フィルタ、３４…第１加算器、３５…第２加算器、３６…第３加算器、３１１…二次経路再現フィルタ、３１２…更新制御部、３２１…騒音キャンセル用可変フィルタ、３２１…補助フィルタ、３２２…騒音キャンセル用係数更新部、３２２…第４加算器、３２３…更新処理部、３３１…エコーキャンセル用可変フィルタ、３３２…エコーキャンセル用係数更新部、３２１１…第１フィルタ、３２１２…第２フィルタ、３２１３…第３フィルタ、３２１４…第５加算器。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】