JP2019053095A - 騒音低減装置、移動体装置、及び、騒音低減方法 - Google Patents

Abstract

【課題】スピーカ及びマイクの位置関係に変化が生じた場合であっても制御が不安定になることなく騒音低減効果を得ることができる騒音低減装置を提供する。【解決手段】騒音低減装置１０は、第１位置から出力される打ち消し音によって第２位置における騒音を低減する。騒音低減装置１０は、第１位置及び第２位置の位置関係を示す信号に応じて第１位置及び第２位置が基準位置関係となる場合の第１伝達特性を第２伝達特性に補正し、第２伝達特性に基づいて基準信号を補正する補正部１４を備える。【選択図】図４

Description

本発明は、騒音を能動的に低減する騒音低減装置等に関する。

従来、スピーカから騒音を打ち消すための音を出力することにより、受聴位置における騒音を能動的に低減する騒音低減装置が知られている。このような騒音低減装置として、例えば、特許文献１には、能動型消音装置が開示されている。

特許第５８２９０５２号公報

騒音低減装置においては、スピーカの位置からマイクの位置までの伝達特性を考慮して打ち消し音を出力するための出力信号が生成される。そうすると、スピーカ及びマイクの位置関係に変化が生じた場合には十分な騒音低減効果が得られない、あるいは制御が不安定となり増音などの現象が生じる場合がある。

本発明は、スピーカ及びマイクの位置関係に変化が生じた場合であっても制御が不安定になることなく騒音低減効果を得ることができる騒音低減装置、移動体装置、及び、騒音低減方法を提供する。

本発明の一態様に係る騒音低減装置は、第１位置から出力される打ち消し音によって第２位置における騒音を低減する騒音低減装置であって、前記騒音と相関を有する騒音参照信号が入力される第１入力端子と、入力された前記騒音参照信号に基づいて特定される周波数を有する基準信号を生成する基準信号生成部と、生成された前記基準信号にフィルタ係数を適用することにより、前記打ち消し音の出力に用いられる出力信号を生成する適応フィルタ部と、生成された前記出力信号が出力される出力端子と、前記打ち消し音及び前記騒音の干渉により前記第２位置において生じる残留音に基づく誤差信号が入力される第２入力端子と、前記第１位置及び前記第２位置の位置関係を示す信号が入力される第３入力端子と、前記位置関係を示す信号に応じて前記第１位置及び前記第２位置が基準位置関係となる場合の第１伝達特性を第２伝達特性に補正し、前記第２伝達特性に基づいて前記基準信号を補正する補正部と、入力された前記誤差信号及び補正された前記基準信号に基づいて、前記フィルタ係数を更新するフィルタ係数更新部とを備える。

本発明の一態様に係る移動体装置は、前記騒音低減装置と、前記第１位置に配置され、前記出力信号を用いて前記打ち消し音を出力する出音装置と、前記第２位置に配置され、前記誤差信号を前記第２入力端子に出力する集音装置とを備える。

本発明の一態様に係る騒音低減方法は、第１位置から出力される打ち消し音によって第２位置における騒音を低減する騒音低減方法であって、前記騒音と相関を有する騒音参照信号に基づいて特定される周波数を有する基準信号を生成し、生成された前記基準信号にフィルタ係数を適用することにより、前記打ち消し音の出力に用いられる出力信号を生成し、前記第１位置及び前記第２位置の位置関係を示す信号に応じて前記第１位置及び前記第２位置が基準位置関係となる場合の第１伝達特性を第２伝達特性に補正し、前記第２伝達特性に基づいて前記基準信号を補正し、前記打ち消し音及び前記騒音の干渉により前記第２位置において生じる残留音に基づく誤差信号及び補正された前記基準信号に基づいて、前記フィルタ係数を更新する。

本発明の騒音低減装置等、移動体装置、及び、騒音低減方法によれば、スピーカ及びマイクの位置関係に変化が生じた場合であっても制御が不安定になることなく騒音低減効果を得ることができる。

図１は、実施の形態に係る騒音低減装置の概要を示す図である。 図２は、マイクの位置において聞こえる騒音の時間波形を示す模式図である。 図３は、実施の形態に係る騒音低減装置を備える車両の模式図である。 図４は、実施の形態に係る騒音低減装置の機能ブロック図である。 図５は、実施の形態に係る騒音低減装置の基本動作のフローチャートである。 図６は、座席の背もたれが座面に対して傾いている場合の第２位置の座標を示す図である。 図７は、座席の位置が前後方向にシフトしている場合の第２位置の座標を示す図である。 図８は、第１伝達特性の補正処理のフローチャートである。

以下、実施の形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。

また、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。なお、各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略または簡略化される場合がある。

（実施の形態）
［概要］
まず、実施の形態に係る騒音低減装置の概要について説明する。まず、図１は、実施の形態に係る騒音低減装置の概要を示す図である。

図１に示される騒音低減装置１０は、例えば、車室内に設置され、自動車の走行中に発生する騒音を低減する装置である。エンジン５１に起因する騒音は、瞬間的には単一周波数の正弦波に近い音である。そこで、騒音低減装置１０は、エンジン５１を制御するエンジン制御部５２からエンジン５１の周波数を示すパルス信号を取得し、スピーカＳＰ０から騒音を打ち消すための打ち消し音を出力する。打ち消し音の生成には、適応フィルタが用いられ、受聴者３０の近傍に配置されたマイクＭによって取得される残留音が小さくなるように打ち消し音が生成される。

図１に示されるように、スピーカＳＰ０の位置（以下、出音位置または第１位置とも記載される）からマイクＭの位置（以下、集音位置または第２位置とも記載される）までの第１伝達特性はｃ_１、打ち消し音を出力するための出力信号はｏｕｔの記号で表現される。この場合、マイクＭの位置（集音位置）に到達する打ち消し音はｃ_１＊ｏｕｔと表現される。なお、「＊」は、畳み込み演算子を意味し、ｃ_１は伝達特性のインパルス応答を表し、Ｃ_１は周波数領域での伝達特性を表す。

マイクＭの位置における騒音Ｎ_ｍは、振幅をＲ、角周波数をω、位相をθとすると、下記の（式１）で表現され、ｃ_１＊ｏｕｔは、下記の（式２−１）、（式２−２）で表される。騒音低減装置１０は、（式２−１）、（式２−２）におけるフィルタ係数Ａ及びフィルタ係数Ｂを、例えば、ＬＭＳ（Ｌｅａｓｔ Ｍｅａｎ Ｓｑｕａｒｅ）法によって算出することで、騒音を打ち消すための打ち消し音を出力することができる。

このように、騒音Ｎ_ｍと逆位相の打ち消し音が出力されることにより、図２に示されるように、マイクＭの位置において聞こえる騒音は小さくなっていく。図２は、マイクＭの位置において聞こえる騒音の時間波形を示す模式図である。

ところで、マイクＭは、受聴者３０の耳の近くに設置されるほうがよい。例えば、マイクＭは、座席５３の背もたれ上部５３ａに配置される。この場合、座席５３の位置及び姿勢の少なくとも一方が変更されると、スピーカＳＰ０の第１位置とマイクＭの第２位置との位置関係が変わる。スピーカＳＰ０の第１位置とマイクＭの第２位置との位置関係が所定の基準位置関係から変化しているにもかかわらず、基準位置関係に基づいて最適化された第１伝達特性Ｃ_１を用いて打ち消し音が出力されると、騒音の低減効果が十分に得られない可能性がある。そこで、騒音低減装置１０では、第１伝達特性Ｃ_１の補正を行うことで、マイクＭの第２位置が変更された場合の騒音低減効果の向上を図っている。

［騒音低減装置を備える車両の全体構成］
以下、このような騒音低減装置１０の詳細について説明する。実施の形態では、騒音低減装置１０は、一例として車両に搭載される。図３は、騒音低減装置１０を備える車両の模式図である。

車両５０は、移動体装置の一例であって、騒音低減装置１０と、エンジン５１と、エンジン制御部５２と、スピーカＳＰ０と、スピーカＳＰ１と、スピーカＳＰ２と、マイクＭと、座席５３と、座席状態検出部５４と、車両本体５５とを備える。車両５０は、具体的には、自動車であるが、特に限定されない。

エンジン５１は、車両５０の動力源であって、かつ、空間５６の騒音源となる駆動装置である。エンジン５１は、例えば、空間５６とは別の空間内に配置される。エンジン５１は、具体的には、車両本体５５のボンネット内に形成された空間に設置される。

エンジン制御部５２は、車両５０の運転手のアクセル操作等に基づいて、エンジン５１を制御（駆動）する。また、エンジン制御部５２は、エンジン５１の回転数（周波数）に応じたパルス信号（エンジンパルス信号）を騒音参照信号として出力する。パルス信号の周波数は、例えば、エンジン５１の回転数（周波数）に比例する。パルス信号は、具体的には、ＴＤＣ（Ｔｏｐ Ｄｅａｄ Ｃｅｎｔｅｒ）センサの出力信号、または、いわゆるタコパルスなどである。なお、騒音参照信号は、騒音と相関を有するのであればどのような態様であってもよい。

スピーカＳＰ０は、出音装置の一例であって、出力信号を用いて打ち消し音を出力するスピーカである。スピーカＳＰ０は、空間５６内の助手席側のドア付近に位置するが、スピーカＳＰ０の第１位置は、特に限定されない。運転席側のドア付近に位置するスピーカＳＰ１、及び、ダッシュボードに配置されたスピーカＳＰ２のそれぞれは、スピーカＳＰ０と同様に、出力信号を用いて打ち消し音を出力するスピーカである。実施の形態では、スピーカＳＰ０の位置、スピーカＳＰ１の位置、及び、スピーカＳＰ２の位置は固定されている。

マイクＭは、集音装置の一例であって、打ち消し音及び騒音の干渉により第２位置において生じる残留音を取得する。また、マイクＭは、取得された残留音に基づく誤差信号を出力する。マイクＭは、空間５６内の座席５３の背もたれ上部５３ａに取り付けられる。マイクＭの第２位置は、特に限定されない。背もたれ上部５３ａは、ヘッドレストとされる場合もある。

座席５３は、車両５０内で受聴者３０が座る場所である。座席５３は、前後方向の位置（具体的には、Ｘ軸方向の位置）を変更可能な機構を有する。座席５３は、高さ方向の位置（具体的には、Ｚ軸方向の位置）を変更可能な機構をさらに有してもよい。

また、座席５３は、座面に対して背もたれの角度を変更できる機構を有する。背もたれ上部５３ａの乗員の耳位置に近い部分には、マイクＭが取り付けられる。

座席状態検出部５４は、座席５３の前後方向の位置及び背もたれの角度を検出し、座席５３の前後方向の位置及び背もたれの角度を示す信号を検出結果として出力する。座席５３の前後方向の位置及び背もたれの角度を示す信号は、スピーカＳＰ０の第１位置及びマイクＭの第２位置の位置関係を示す信号の一例である。座席状態検出部５４は、例えば、座席５３の前後方向の位置及び背もたれの角度をセンシングするセンサモジュールであるが、座席状態検出部５４の具体的態様は特に限定されない。なお、座席状態検出部５４は、座席５３の位置及び姿勢の少なくとも一方を検出し、座席５３の位置及び姿勢の少なくとも一方を示す信号を出力すればよい。

車両本体５５は、車両５０のシャーシ及びボディなどによって構成される構造体である。車両本体５５は、スピーカＳＰ０、スピーカＳＰ１、スピーカＳＰ２、及び、マイクＭが配置される空間５６（車室内空間）を形成する。

なお、以下の実施の形態では、説明のためにスピーカＳＰ０、スピーカＳＰ１、スピーカＳＰ２、及び、マイクＭの位置が３次元座標によって示される。スピーカＳＰ０の第１位置は（０，０，０）、スピーカＳＰ１の位置は（０，Ｙ１，０）、スピーカＳＰ２の位置は（Ｘ２，Ｙ２，Ｚ２）、及び、マイクＭの第２位置は（Ｘ，Ｙ，Ｚ）である。この第２位置の座標は、座席５３が基準位置に位置する場合の座標である、言い換えれば、この第２位置の座標は、スピーカＳＰ０の第１位置及びマイクＭの第２位置が基準位置関係となる場合の座標である。

［騒音低減装置の構成及び基本動作］
次に、騒音低減装置１０の構成及び基本動作について説明する。図４は、騒音低減装置１０の機能ブロック図である。図５は、騒音低減装置１０の基本動作のフローチャートである。

騒音低減装置１０は、スピーカＳＰ０が設置された第１位置から出力される打ち消し音によってマイクＭが設置された第２位置における騒音を低減する能動型の騒音低減装置である。なお、騒音低減装置１０は、スピーカＳＰ１及びスピーカＳＰ２から打ち消し音を出力することもできるが、以下の実施の形態では、スピーカＳＰ０から打ち消し音が出力される場合について具体的に説明される。

図４に示されるように、騒音低減装置１０は、第１入力端子１１ａと、基準信号生成部１２と、適応フィルタ部１３と、出力端子１１ｃと、補正部１４と、第２入力端子１１ｂと、フィルタ係数更新部１５と、記憶部１６と、第３入力端子１１ｄとを備える。基準信号生成部１２、適応フィルタ部１３、補正部１４、及び、フィルタ係数更新部１５のそれぞれは、例えば、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）等のプロセッサによって実現されるが、マイクロコンピュータまたは専用回路によって実現されてもよい。以下、図５のフローチャートに示されるステップごとに、関連する構成要素を詳細に説明する。

［基準信号の生成］
まず、基準信号生成部１２は、第１入力端子１１ａに入力された騒音参照信号に基づいて基準信号を生成する（図５のＳ１１）。

第１入力端子１１ａは、金属等により形成される端子である。第１入力端子１１ａには、騒音と相関を有する騒音参照信号が入力される。騒音参照信号は、例えば、エンジン制御部５２によって出力されるパルス信号である。

基準信号生成部１２は、より詳細には、第１入力端子１１ａに入力された騒音参照信号に基づいて騒音の瞬間的な周波数を特定し、特定した周波数を有する基準信号を生成する。基準信号生成部１２は、具体的には、周波数検出部１２ａと、正弦波生成部１２ｂと、余弦波生成部１２ｃとを有する。

周波数検出部１２ａは、パルス信号の周波数を検出し、検出した周波数を正弦波生成部１２ｂ、余弦波生成部１２ｃ、及び、補正部１４が備える制御部１４ａに出力する。周波数検出部１２ａは、言い換えれば、騒音の瞬間的な周波数を特定する。

正弦波生成部１２ｂは、周波数検出部１２ａによって検出された周波数の正弦波を、第１基準信号として出力する。第１基準信号は、基準信号の一例であり、周波数検出部１２ａによって検出された周波数がｆの場合には、ｓｉｎ（２πｆｔ）＝ｓｉｎ（ωｔ）で表現される信号である。つまり、第１基準信号は、周波数検出部１２ａによって特定された周波数（騒音と同じ周波数）を有する。第１基準信号は、適応フィルタ部１３が備える第１フィルタ１３ａ、及び、補正部１４が備える第１補正信号生成部１４ｂに出力される。

余弦波生成部１２ｃは、周波数検出部１２ａによって検出された周波数の余弦波を、第２基準信号として出力する。第２基準信号は、基準信号の一例であり、周波数検出部１２ａによって検出された周波数がｆの場合には、ｃｏｓ（２πｆｔ）＝ｃｏｓ（ωｔ）で表現される信号である。つまり、第２基準信号は、周波数検出部１２ａによって特定された周波数（騒音と同じ周波数）を有する。第２基準信号は、適応フィルタ部１３が備える第２フィルタ１３ｂ、及び、補正部１４が備える第２補正信号生成部１４ｃに出力される。

［出力信号の生成］
適応フィルタ部１３は、基準信号生成部１２によって生成された基準信号にフィルタ係数を適用（乗算）することにより、出力信号を生成する（図５のＳ１２）。出力信号は、騒音を低減するための打ち消し音の出力に用いられ、出力端子１１ｃに出力される。適応フィルタ部１３は、第１フィルタ１３ａと、第２フィルタ１３ｂと、加算部１３ｃとを備える。適応フィルタ部１３は、いわゆる適応ノッチフィルタである。

第１フィルタ１３ａは、正弦波生成部１２ｂから出力される第１基準信号に第１のフィルタ係数を乗算する。乗算される第１のフィルタ係数は、上記（式２）のＡに対応するフィルタ係数であり、フィルタ係数更新部１５が備える第１更新部１５ａによって逐次更新される。第１のフィルタ係数が乗算された第１基準信号である第１出力信号は、加算部１３ｃに出力される。

第２フィルタ１３ｂは、余弦波生成部１２ｃから出力される第２基準信号に第２のフィルタ係数を乗算する。乗算される第２のフィルタ係数は、上記（式２）のＢに対応するフィルタ係数であり、フィルタ係数更新部１５が備える第２更新部１５ｂによって逐次更新される。第２のフィルタ係数が乗算された第２基準信号である第２出力信号は、加算部１３ｃに出力される。

加算部１３ｃは、第１フィルタ１３ａから出力される第１出力信号と、第２フィルタ１３ｂから出力される第２出力信号とを加算する。加算部１３ｃは、第１出力信号と第２出力信号との加算によって得られる出力信号を出力端子１１ｃに出力する。

出力端子１１ｃは、金属等により形成される端子である。出力端子１１ｃには、適応フィルタ部１３によって生成された出力信号が出力される。出力端子１１ｃには、スピーカＳＰ０が接続される。このため、スピーカＳＰ０には出力端子１１ｃを介して出力信号が出力される。スピーカＳＰ０は、出力信号に基づいて打ち消し音を出力する。

［基準信号の補正］
補正部１４は、生成された基準信号を出力信号の伝達経路の第１伝達特性Ｃ_１に基づいて補正した補正後基準信号を生成する（図５のＳ１３）。補正部１４は、制御部１４ａと、第１補正信号生成部１４ｂと、第２補正信号生成部１４ｃとを備える。

なお、第１伝達特性Ｃ_１は、スピーカＳＰ０の第１位置及びマイクＭの第２位置が基準位置関係となる場合に、第１位置から第２位置までの経路を模擬した伝達特性である。第１伝達特性Ｃ_１は、具体的には、周波数ごとのゲイン及び位相（位相遅れ）である。第１伝達特性Ｃ_１は、例えば、あらかじめ空間５６において周波数ごとに実測され、記憶部１６に記憶される。つまり、記憶部１６には、周波数と、当該周波数の信号を補正するためのゲイン及び位相が記憶される。

制御部１４ａは、周波数検出部１２ａによって出力された周波数を取得し、取得した周波数に対応するゲイン及び位相を記憶部１６から読み出して（選択して）第１補正信号生成部１４ｂ及び第２補正信号生成部１４ｃに出力する。

第１補正信号生成部１４ｂは、制御部１４ａによって出力されたゲイン及び位相に基づいて第１基準信号を補正した第１補正後基準信号を生成する。第１補正後基準信号は、補正された基準信号の一例である。制御部１４ａによって出力されたゲインをα、位相をφαとすると、第１補正後基準信号は、α・ｓｉｎ（ωｔ＋φα）と表現される。生成された第１補正後基準信号は、フィルタ係数更新部１５が備える第１更新部１５ａに出力される。

第２補正信号生成部１４ｃは、制御部１４ａによって出力されたゲイン及び位相に基づいて第２基準信号を補正した第２補正後基準信号を生成する。第２補正後基準信号は、補正された基準信号の一例である。制御部１４ａによって出力されたゲインをβ、位相をφβとすると、第２補正後基準信号は、β・ｃｏｓ（ωｔ＋φβ）と表現される。生成された第２補正後基準信号は、フィルタ係数更新部１５が備える第２更新部１５ｂに出力される。

記憶部１６は、第１伝達特性Ｃ_１が記憶される記憶装置である。上述のように記憶部１６には、周波数と、当該周波数の信号を補正するためのゲイン及び位相が記憶される。なお、第１伝達特性Ｃ_１は、伝達関数またはフィルタ係数の形式で記憶部１６に記憶されてもよい。

記憶部１６には、後述する第１のフィルタ係数Ａ及び第２のフィルタ係数Ｂなども記憶される。記憶部１６は、具体的には、半導体メモリなどによって実現される。なお、騒音低減装置１０がＤＳＰなどのプロセッサによって実現される場合、記憶部１６には、プロセッサによって実行される制御プログラムも記憶される。記憶部１６には、騒音低減装置１０が行う信号処理に用いられるその他のパラメータが記憶されてもよい。

［フィルタ係数の更新］
フィルタ係数更新部１５は、第２入力端子１１ｂに入力された誤差信号及び生成された補正後基準信号に基づいて、フィルタ係数を逐次更新する（図５のＳ１４）。

第２入力端子１１ｂは、金属等により形成される端子である。第２入力端子１１ｂには、打ち消し音及び騒音の干渉によりマイクＭの第２位置において生じる残留音に基づく誤差信号が入力される。誤差信号は、マイクＭによって出力される。

フィルタ係数更新部１５は、具体的には、第１更新部１５ａと、第２更新部１５ｂとを備える。

第１更新部１５ａは、第１補正信号生成部１４ｂから取得した第１補正後基準信号、及び、マイクＭから取得した誤差信号に基づいて、第１のフィルタ係数を算出する。第１更新部１５ａは、具体的には、ＬＭＳ法を用いて、誤差信号が最小になるように第１のフィルタ係数を算出し、算出した第１のフィルタ係数を第１フィルタ１３ａに出力する。また、第１更新部１５ａは、第１のフィルタ係数を逐次更新する。第１補正後基準信号をｒ_１、誤差信号をｅと表現すると、第１のフィルタ係数Ａ（上記（式２）のＡに相当）は、以下の（式３）で表現される。なお、ｎは自然数であり、サンプリング周期に相当する。μはスカラ量であり、１サンプリング当たりのフィルタ係数の更新量を決定するステップサイズパラメータである。

第２更新部１５ｂは、第２補正信号生成部１４ｃから取得した第２補正後基準信号、及び、マイクＭから取得した誤差信号に基づいて、第２のフィルタ係数を算出する。第２更新部１５ｂは、具体的には、ＬＭＳ法を用いて、誤差信号が最小になるように第２のフィルタ係数を算出し、算出した第２のフィルタ係数を第２フィルタ１３ｂに出力する。また、第２更新部１５ｂは、第２のフィルタ係数を逐次更新する。第２補正後基準信号をｒ_２、誤差信号をｅと表現すると、第２のフィルタ係数Ｂ（上記（式２）のＢに相当）は、以下の（式４）で表現される。

［第１伝達特性の補正処理］
第１伝達特性Ｃ_１は、スピーカＳＰ０の第１位置及びマイクＭの第２位置が基準位置関係となる場合には最適な伝達関数であるが、座席５３の姿勢及び位置が変更されることでスピーカＳＰ０の第１位置及びマイクＭの第２位置が基準位置関係と異なる位置関係となった場合には、最適な伝達関数であるとはいえない。したがって、スピーカＳＰ０の第１位置及びマイクＭの第２位置が基準位置関係と異なる位置関係である場合に第１伝達特性Ｃ_１を用いて打ち消し音が出力されると、騒音の低減効果が十分に得られない可能性がある。

そこで、騒音低減装置１０の補正部１４（より詳細には、制御部１４ａ。以下同様。）は、記憶部１６から読み出した第１伝達特性Ｃ_１の補正処理を行う。補正部１４は、例えば、スピーカＳＰ０の第１位置からマイクＭの第２位置までの距離に応じて第１伝達特性Ｃ_１を補正する。ここで、座席５３が基準状態であってマイクＭが基準位置に位置し、第１位置及び第２位置が基準位置関係となる場合、第１位置の座標は（０，０，０）、第２位置の座標は（Ｘ，Ｙ，Ｚ）である。この場合、第１位置から第２位置までの第１距離Ｄ１は、以下の（式５）で表現される。

一方、座席５３の背もたれが座面に対して９０度の角度をなす基準状態から角度θ傾いている場合、第２位置の座標は、図６のように算出される。図６は、座席５３の背もたれが座面に対して傾いている場合の第２位置の座標を示す図である。

なお、図６に示されるように、以下の実施の形態では、計算の簡略化のため、Ｚ＝０の位置から背もたれの回転中心までの距離をＣとして、ＺはＣ＋Ｚ´と表現される。つまり、第１位置及び第２位置が基準位置関係となる場合、第２位置の座標は（Ｘ，Ｙ，Ｃ＋Ｚ´）であり、第１距離Ｄ１は、以下の（式６）で表現される。

図６に示されるように、座席５３の背もたれが基準状態から角度θ傾いている場合、第２位置の座標は、（Ｘ＋Ｚ´ｓｉｎθ，Ｙ，Ｃ＋Ｚ´ｃｏｓθ）である。

一方、図７は、座席５３の位置が前後方向（具体的には、Ｘ軸方向）にシフト量Ｓだけシフトしている場合の第２位置の座標を示す図である。この場合、第２位置の座標は、（Ｘ＋Ｓ，Ｙ，Ｃ＋Ｚ´）である。

以上より、座席５３の背もたれが基準状態から角度θ傾いており、かつ、座席５３の位置が前後方向（具体的には、Ｘ軸方向）にシフト量Ｓだけシフトしている場合、第２位置の座標は、（Ｘ＋Ｚ´ｓｉｎθ＋Ｓ，Ｙ，Ｃ＋Ｚ´ｃｏｓθ）である。このときの第１位置から第２位置までの第２距離Ｄ２は、以下の（式７）で表現される。

補正部１４は、このような第２距離Ｄ２を算出し、算出した第２距離Ｄ２に基づいて第１伝達特性Ｃ_１を第２伝達特性Ｃ_２に補正する。図８は、第１伝達特性Ｃ_１の補正処理のフローチャートである。

まず、補正部１４は、角度θ及びシフト量Ｓを示す信号を第３入力端子１１ｄを介して座席状態検出部５４から取得する（Ｓ２１）。補正部１４は、例えば、ＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）を通じて角度θ及びシフト量Ｓを示す信号を取得する。第３入力端子１１ｄは、金属等により形成される端子である。第３入力端子１１ｄには、第１位置及び第２位置の位置関係を示す信号として、角度θ及びシフト量Ｓを示す信号が入力される。

次に、補正部１４は、角度θ及びシフト量Ｓを示す信号に基づいて角度θ及びシフト量Ｓを特定し、上記（式７）に基づいてスピーカＳＰ０の第１位置からマイクＭの第２位置までの第２距離Ｄ２を算出する（Ｓ２２）。続いて、補正部１４は、第１位置及び第２位置が基準位置関係となる場合の第１距離Ｄ１と算出された第２距離Ｄ２との差を算出し（Ｓ２３）、算出した差が所定値よりも大きいか否かを判定する（Ｓ２４）。ここで、第１距離Ｄ１と第２距離Ｄ２との差は、例えば、第１距離Ｄ１と第２距離Ｄ２との差の絶対値であり、所定値は、例えば、０よりも大きい値である。

第１距離Ｄ１と第２距離Ｄ２との差が所定値よりも小さいと判定された場合（Ｓ２４でＮｏ）、第１伝達特性Ｃ_１をそのまま用いて打ち消し音を出力しても、ある程度の騒音低減効果が得られると考えられる。そこで、補正部１４は、第１伝達特性Ｃ_１に基づいて基準信号を補正する（Ｓ２５）。つまり、補正部１４は、第１伝達特性Ｃ_１の補正を行わず、記憶部１６に記憶された第１伝達特性Ｃ_１をそのまま用いて基準信号を補正する。

一方、第１距離Ｄ１と第２距離Ｄ２との差が所定値以上であると判定された場合（Ｓ２４でＹｅｓ）、第１伝達特性Ｃ_１をそのまま用いて打ち消し音を出力すると、十分な騒音低減効果が得られない場合がある。そこで、補正部１４は、第１伝達特性Ｃ_１を第２伝達特性Ｃ_２に補正し（Ｓ２６）、第２伝達特性Ｃ_２に基づいて基準信号を補正する（Ｓ２７）。

補正部１４は、具体的には、第１距離Ｄ１及び第２距離Ｄ２の差に応じて第１伝達特性Ｃ_１における位相の補正量を変更することにより、第１伝達特性Ｃ_１を第２伝達特性Ｃ_２に補正する。例えば、２００Ｈｚの基準信号に対して、第１伝達特性Ｃ_１において定められた位相の補正量がφ１であるとすると、第１伝達特性Ｃ_１における位相の補正量φ１をφ１＋Δφ１に変更することにより、第１伝達特性Ｃ_１を第２伝達特性Ｃ_２に補正する。つまり、第２伝達特性Ｃ_２における２００Ｈｚの基準信号に対する位相の補正量φ２は、φ１＋Δφ１である。

ここで、位相差Δφ１は、以下のように計算で求められる。第１位置及び第２位置が基準位置関係となるときの打ち消し音の第２位置への到達時間ｔ１は、音速３４０［ｍ／Ｓ］を用いてＤ１／３４０となる。一方、座席５３の背もたれが基準状態から角度θ傾いており、かつ、座席５３の位置が前後方向にシフト量Ｓだけシフトしている場合、打ち消し音の第２位置への到達時間ｔ２は、Ｄ２／３４０となる。

そうすると、位相差Δφ１は、以下の（式８）で表現される。なお、（式８）においてｆは、基準信号の周波数である。

以上説明したように、補正部１４によって記憶部１６から読み出された第１伝達特性Ｃ_１が第２伝達特性Ｃ_２に補正され、第２伝達特性Ｃ_２によって基準信号が補正されれば、第２位置が基準位置から大きく変化した場合であっても騒音低減効果を得ることができる。また、伝達特性が記憶部１６にあらかじめ複数セット記憶され、第１位置及び第２位置の位置関係の変化に応じて伝達特性を切り替える構成では、膨大な伝達特性のデータが必要となるが、騒音低減装置１０は、このような構成よりも記憶部１６に必要な記憶容量を低減することができる。

［変形例］
図８のフローチャートを用いて説明された動作は一例である。例えば、補正部１４は、ステップＳ２２において第２距離Ｄ２を算出し、ステップＳ２３において第１距離Ｄ１及び第２距離Ｄ２の差を算出した。しかしながら、角度θ及びシフト量Ｓと、座席５３が当該角度θ及びシフト量Ｓであるときの第１距離Ｄ１及び第２距離Ｄ２の差とが対応付けられた情報（例えば、テーブル情報）が記憶部１６にあらかじめ記憶され、補正部１４は、当該情報を参照することにより第１距離Ｄ１及び第２距離Ｄ２の差を特定してもよい。つまり、第１距離Ｄ１及び第２距離Ｄ２の差が算出されることは必須ではない。

また、位相差Δφ１も、記憶部１６に記憶された情報の参照に基づいて特定されてもよい。例えば、第１距離Ｄ１及び第２距離Ｄ２の差Ｘとした場合に、Ｘと位相補正係数ｐ（Ｘ）とが対応付けられた情報（例えば、テーブル情報）が記憶部１６にあらかじめ記憶されてもよい。この場合、補正部１４は、第１距離Ｄ１及び第２距離Ｄ２の差Ｘに対応する位相補正係数を特定すれば、位相差Δφ１を以下の（式９）に基づいて算出することができる。なお、補正量φ２は、以下の（式１０）に基づいて算出される。

このように、記憶部１６にあらかじめ記憶された情報が参照されれば、第１伝達特性Ｃ_１の補正処理における演算量を抑制することができる。また、伝達特性が記憶部１６に複数セット記憶される構成よりも記憶部１６に必要な記憶容量を低減することができる。

［効果等］
以上説明したように、騒音低減装置１０は、第１位置から出力される打ち消し音によって第２位置における騒音を低減する騒音低減装置である。騒音低減装置１０は、騒音と相関を有する騒音参照信号が入力される第１入力端子１１ａと、入力された騒音参照信号に基づいて特定される周波数を有する基準信号を生成する基準信号生成部１２と、生成された基準信号にフィルタ係数を適用することにより、打ち消し音の出力に用いられる出力信号を生成する適応フィルタ部１３と、生成された出力信号が出力される出力端子１１ｃと、打ち消し音及び騒音の干渉により第２位置において生じる残留音に基づく誤差信号が入力される第２入力端子１１ｂと、第１位置及び第２位置の位置関係を示す信号が入力される第３入力端子１１ｄと、位置関係を示す信号に応じて第１位置及び第２位置が基準位置関係となる場合の第１伝達特性Ｃ_１を第２伝達特性Ｃ_２に補正し、第２伝達特性Ｃ_２に基づいて基準信号を補正する補正部１４と、入力された誤差信号及び補正された基準信号に基づいて、フィルタ係数を更新するフィルタ係数更新部１５とを備える。

これにより、第１位置及び第２位置の位置関係を示す信号に応じて第１伝達特性Ｃ_１が第２伝達特性Ｃ_２に補正されるため、第１位置及び第２位置の位置関係が変化した場合であっても騒音低減効果を得ることができる。

また、例えば、補正部１４は、第１位置及び第２位置が基準位置関係となる場合の第１位置から第２位置までの第１距離Ｄ１と、位置関係を示す信号に応じて定められる第１位置から第２位置までの第２距離Ｄ２との差に応じて第１伝達特性Ｃ_１を第２伝達特性Ｃ_２に補正する。

このように、第１距離Ｄ１及び第２距離Ｄ２の差に応じて第１伝達特性Ｃ_１が第２伝達特性Ｃ_２に補正されることで騒音低減効果を得ることができる。

また、例えば、補正部１４は、第１距離Ｄ１及び第２距離Ｄ２の差に応じて第１伝達特性Ｃ_１に含まれる位相の補正量を変更することにより、第１伝達特性Ｃ_１を第２伝達特性Ｃ_２に補正する。

これにより、第１位置及び第２位置の位置関係が変化した場合であっても位相の補正量の変更によって騒音低減効果を得ることができる。

また、例えば、補正部１４は、第１距離Ｄ１及び第２距離Ｄ２の差が所定値よりも大きい場合に、第１伝達特性Ｃ_１を第２伝達特性Ｃ_２に補正し、第２伝達特性Ｃ_２に基づいて基準信号を補正し、第１距離Ｄ１及び第２距離Ｄ２の差が所定値以下である場合に、第１伝達特性Ｃ_１に基づいて基準信号を補正する。

これにより、第１距離Ｄ１及び第２距離Ｄ２の差が所定値よりも大きいと考えられる場合にのみ第１伝達特性Ｃ_１の補正が行われるため、補正のための演算量を低減して効率的に騒音低減効果を得ることができる。

また、例えば、騒音低減装置１０は、さらに、第１距離Ｄ１及び第２距離Ｄ２の差と位相補正係数とが対応付けられた情報が記憶された記憶部１６を備える。補正部１４は、記憶部１６に記憶された情報を参照することにより、第１距離Ｄ１及び第２距離Ｄ２の差に対応する位相補正係数ｐ（Ｘ）を特定し、特定した位相補正係数ｐ（Ｘ）を基準信号の周波数に乗算した量だけ第１伝達特性Ｃ_１に含まれる位相の補正量を変更する。

これにより、第１伝達特性Ｃ_１の補正処理における演算量を抑制することができる。

また、車両５０は、騒音低減装置１０と、第１位置に配置され、出力信号を用いて打ち消し音を出力するスピーカＳＰ０と、第２位置に配置され、誤差信号を第２入力端子１１ｂに出力するマイクＭとを備える。車両５０は、移動体装置の一例であり、スピーカＳＰ０は、出音装置の一例であり、マイクＭは、集音装置の一例である。

これにより、第１位置及び第２位置の位置関係を示す信号に応じて第１伝達特性Ｃ_１が第２伝達特性Ｃ_２に補正されるため、第１位置及び第２位置の位置関係が変化した場合であっても騒音低減効果を得ることができる。

また、例えば、車両５０は、さらに、スピーカＳＰ０が取り付けられる背もたれあるいはヘッドレストを含む座席５３と、座席５３の位置及び姿勢の少なくとも一方を検出し、検出結果を位置関係を示す信号として出力する座席状態検出部５４とを備える。

これにより、座席５３の位置、及び、背もたれの角度等が変更された場合であっても、騒音低減効果を得ることができる。

また、本発明は、騒音低減方法として実現されてもよい。騒音低減方法は、第１位置から出力される打ち消し音によって第２位置における騒音を低減する騒音低減方法である。騒音低減方法は、騒音と相関を有する騒音参照信号に基づいて特定される周波数を有する基準信号を生成し、生成された基準信号にフィルタ係数を適用することにより、打ち消し音の出力に用いられる出力信号を生成し、第１位置及び第２位置の位置関係を示す信号に応じて第１位置及び第２位置が基準位置関係となる場合の第１伝達特性Ｃ_１を第２伝達特性Ｃ_２に補正し、第２伝達特性Ｃ_２に基づいて基準信号を補正し、打ち消し音及び騒音の干渉により第２位置において生じる残留音に基づく誤差信号及び補正された基準信号に基づいて、フィルタ係数を更新する。

これにより、第１位置及び第２位置の位置関係を示す信号に応じて第１伝達特性Ｃ_１が第２伝達特性Ｃ_２に補正されるため、第１位置及び第２位置の位置関係が変化した場合であっても騒音低減効果を得ることができる。

（その他の実施の形態）
以上、実施の形態について説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。

例えば、上記実施の形態では、第１伝達特性の位相の補正量が変更されたが、第１伝達特性のゲインの補正量が変更されてもよいし、ステップサイズパラメータが変更されてもよい。また、上記実施の形態では、第１距離と第２距離との差に基づいて第１伝達特性の補正が行われたが第２距離のみに基づいて第１伝達特性の補正が行われてもよい。具体的には、例えば、第２距離と位相補正係数とが対応付けられた情報に基づいて第１伝達特性が補正されてもよい。

例えば、上記実施の形態では、スピーカの第１位置は固定され、マイクの第２位置が変動したが、スピーカの第１位置が変動し、マイクの第２位置が固定されていてもよい。例えば、スピーカが座席に取り付けられ、マイクがダッシュボード等に取り付けられてもよい。また、スピーカの第１位置及びマイクの第２位置の両方が変動してもよい。

また、スピーカ及びマイクの少なくとも一方は、座席以外の部分に取り付けられてもよい。例えば、スピーカ及びマイクの少なくとも一方は、ユーザの操作によって位置及び姿勢の少なくとも一方が変化する構造体に取り付けられればよい。

上記実施の形態に係る騒音低減装置は、車両以外の移動体装置に搭載されてもよい。移動体装置は、例えば、航空機または船舶であってもよい。また、本発明は、このような車両以外の移動体装置として実現されてもよい。

また、上記実施の形態では、騒音源としてエンジンが例示されたが、騒音源についても特に限定されない。騒音源は、例えば、モータなどであってもよい。

また、上記実施の形態に係る騒音低減装置の構成は、一例である。例えば、騒音低減装置は、Ｄ／Ａ変換器、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）、ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）、電力増幅器、または、Ａ／Ｄ変換器などの構成要素を含んでもよい。

また、上記実施の形態に係る騒音低減装置が行う処理は、一例である。例えば、上記実施の形態で説明された一部の処理が、デジタル信号処理ではなくアナログ信号処理によって実現されてもよい。

また、例えば、上記実施の形態において、特定の処理部が実行する処理を別の処理部が実行してもよい。また、複数の処理の順序が変更されてもよいし、複数の処理が並行して実行されてもよい。

また、上記実施の形態において、各構成要素は、専用のハードウェアで構成されるか、各構成要素に適したソフトウェアプログラムを実行することによって実現されてもよい。各構成要素は、ＣＰＵまたはプロセッサなどのプログラム実行部が、ハードディスクまたは半導体メモリなどの記録媒体に記録されたソフトウェアプログラムを読み出して実行することによって実現されてもよい。

また、各構成要素は、回路（または集積回路）でもよい。これらの回路は、全体として１つの回路を構成してもよいし、それぞれ別々の回路でもよい。また、これらの回路は、それぞれ、汎用的な回路でもよいし、専用の回路でもよい。

また、本発明の全般的または具体的な態様は、システム、装置、方法、集積回路、コンピュータプログラムまたはコンピュータ読み取り可能なＣＤ−ＲＯＭなどの非一時的な記録媒体で実現されてもよい。また、システム、装置、方法、集積回路、コンピュータプログラム及びコンピュータ読み取り可能な非一時的な記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。

例えば、本発明は、騒音低減装置（ＤＳＰ）が実行する騒音低減方法として実現されてもよいし、上記騒音低減方法をコンピュータ（ＤＳＰ）に実行させるためのプログラムとして実現されてもよい。また、本発明は、上記実施の形態に係る騒音低減装置と、スピーカ（出音装置）と、マイク（集音装置）とを備える騒音低減システムとして実現されてもよい。

また、上記実施の形態において説明された騒音低減装置の動作における複数の処理の順序は一例である。複数の処理の順序は、変更されてもよいし、複数の処理は、並行して実行されてもよい。

その他、各実施の形態に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態、または、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で各実施の形態における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本発明に含まれる。

本発明の騒音低減装置は、例えば、車室内の騒音を低減する装置として有用である。

１０ 騒音低減装置
１１ａ 第１入力端子
１１ｂ 第２入力端子
１１ｃ 出力端子
１１ｄ 第３入力端子
１２ 基準信号生成部
１２ａ 周波数検出部
１２ｂ 正弦波生成部
１２ｃ 余弦波生成部
１３ 適応フィルタ部
１３ａ 第１フィルタ
１３ｂ 第２フィルタ
１３ｃ 加算部
１４ 補正部
１４ａ 制御部
１４ｂ 第１補正信号生成部
１４ｃ 第２補正信号生成部
１５ フィルタ係数更新部
１５ａ 第１更新部
１５ｂ 第２更新部
１６ 記憶部
３０ 受聴者
５０ 車両（移動体装置）
５１ エンジン
５２ エンジン制御部
５３ 座席
５３ａ 背もたれ上部
５４ 座席状態検出部
５５ 車両本体
５６ 空間
ＳＰ０、ＳＰ１、ＳＰ２ スピーカ（出音装置）
Ｍ マイク（集音装置）

Claims (8)

1. 第１位置から出力される打ち消し音によって第２位置における騒音を低減する騒音低減装置であって、
   前記騒音と相関を有する騒音参照信号が入力される第１入力端子と、
   入力された前記騒音参照信号に基づいて特定される周波数を有する基準信号を生成する基準信号生成部と、
   生成された前記基準信号にフィルタ係数を適用することにより、前記打ち消し音の出力に用いられる出力信号を生成する適応フィルタ部と、
   生成された前記出力信号が出力される出力端子と、
   前記打ち消し音及び前記騒音の干渉により前記第２位置において生じる残留音に基づく誤差信号が入力される第２入力端子と、
   前記第１位置及び前記第２位置の位置関係を示す信号が入力される第３入力端子と、
   前記位置関係を示す信号に応じて前記第１位置及び前記第２位置が基準位置関係となる場合の第１伝達特性を第２伝達特性に補正し、前記第２伝達特性に基づいて前記基準信号を補正する補正部と、
   入力された前記誤差信号及び補正された前記基準信号に基づいて、前記フィルタ係数を更新するフィルタ係数更新部とを備える
   騒音低減装置。
2. 前記補正部は、
   前記第１位置及び前記第２位置が前記基準位置関係となる場合の前記第１位置から前記第２位置までの第１距離と、前記位置関係を示す信号に応じて定められる前記第１位置から前記第２位置までの第２距離との差に応じて前記第１伝達特性を前記第２伝達特性に補正する
   請求項１に記載の騒音低減装置。
3. 前記補正部は、前記第１距離及び前記第２距離の差に応じて前記第１伝達特性に含まれる位相の補正量を変更することにより、前記第１伝達特性を前記第２伝達特性に補正する
   請求項２に記載の騒音低減装置。
4. さらに、前記第１距離及び前記第２距離の差と位相補正係数とが対応付けられた情報が記憶された記憶部を備え、
   前記補正部は、前記記憶部に記憶された前記情報を参照することにより、前記第１距離及び前記第２距離の差に対応する前記位相補正係数を特定し、特定した前記位相補正係数を前記基準信号の周波数に乗算した量だけ前記第１伝達特性に含まれる位相の補正量を変更する
   請求項３に記載の騒音低減装置。
5. 前記補正部は、
   前記第１距離及び前記第２距離の差が所定値よりも大きい場合に、前記第１伝達特性を前記第２伝達特性に補正し、前記第２伝達特性に基づいて前記基準信号を補正し、
   前記第１距離及び前記第２距離の差が前記所定値以下である場合に、前記第１伝達特性に基づいて前記基準信号を補正する
   請求項２〜４のいずれか１項に記載の騒音低減装置。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の騒音低減装置と、
   前記第１位置に配置され、前記出力信号を用いて前記打ち消し音を出力する出音装置と、
   前記第２位置に配置され、前記誤差信号を前記第２入力端子に出力する集音装置とを備える
   移動体装置。
7. さらに、
   前記集音装置が取り付けられる背もたれあるいはヘッドレストを含む座席と、
   前記座席の位置及び姿勢の少なくとも一方を検出し、検出結果を前記位置関係を示す信号として出力する座席状態検出部とを備える
   請求項６に記載の移動体装置。
8. 第１位置から出力される打ち消し音によって第２位置における騒音を低減する騒音低減方法であって、
   前記騒音と相関を有する騒音参照信号に基づいて特定される周波数を有する基準信号を生成し、
   生成された前記基準信号にフィルタ係数を適用することにより、前記打ち消し音の出力に用いられる出力信号を生成し、
   前記第１位置及び前記第２位置の位置関係を示す信号に応じて前記第１位置及び前記第２位置が基準位置関係となる場合の第１伝達特性を第２伝達特性に補正し、前記第２伝達特性に基づいて前記基準信号を補正し、
   前記打ち消し音及び前記騒音の干渉により前記第２位置において生じる残留音に基づく誤差信号及び補正された前記基準信号に基づいて、前記フィルタ係数を更新する
   騒音低減方法。

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