JPH0511771A

JPH0511771A - 騒音制御装置

Info

Publication number: JPH0511771A
Application number: JP3328022A
Authority: JP
Inventors: Kenji Fukumizu; 健次福水
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1991-03-29
Filing date: 1991-11-15
Publication date: 1993-01-22

Abstract

(57)【要約】【目的】例えば人間の耳付近で消音させようとする場
合、頭が動いても人間の耳付近に常に消音ゾーンを形成
することが可能である。【構成】予め定められた各制御点候補Ｐ１乃至Ｐｍ毎
のフィルタ係数ｗ（１）乃至ｗ（ｍ）を係数記憶部６に
記憶させた後、消音動作を開始する。消音すべき制御点
が例えば制御点候補Ｐ１の位置から制御点候補Ｐ２の位
置に移ると、制御点選択部７は、制御点候補Ｐ２を選択
し、その旨、信号処理切替部８に伝える。信号処理切替
部８では、制御点候補Ｐ２に対応したフィルタ係数ｗ
（２）を係数記憶部６から読出し、これを信号処理部２
のフィルタ係数として設定し信号処理を切替る。これに
より、消音すべき制御点がＰ１からＰ２に移動してもこ
れに追従しＰ２の位置付近を迅速に消音することができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、騒音に対しこれを打ち
消すような音を二次音として発生させることによって、
ある地点における騒音を減衰させる騒音制御装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば、文献「アクティブ・ノイ
ズ・コントロール・チェアの実現電気情報通信学会
研究会報告ＥＡ９０−２」には、騒音に対しこれを打
ち消すような音を二次音として発生させて騒音を制御す
る騒音制御装置が開示されている。図１１はこの種の従
来の騒音制御装置の構成例を示す図である。図１１の騒
音制御装置には、騒音発生源５０の地点において騒音の
原因信号を観測し電気信号ｘ（ｎ）に変換するマイクロ
ホン等の騒音観測部５１と、騒音観測部５１で得られた
電気信号ｘ（ｎ）に対して適切なデジタルフィルタによ
り信号処理を施す信号処理部５２と、信号処理部５２に
より信号処理された結果の信号ｓ（ｎ）に応じた二次音
を発生するスピーカ等の二次音源部５３と、騒音を除去
したい地点に配置され、騒音発生源５０から伝播した騒
音ｙ（ｎ）と二次音源部５３から伝播した制御音として
の二次音とが合わさって残騒音として入力し、その音圧
を電気信号に変換し出力信号ｅ（ｎ）として出力するマ
イクロホン等の残騒音観測部５４と、残騒音観測部５４
からの出力信号ｅ（ｎ）に基づき信号処理部５２におけ
るデジタルフィルタのフィルタ係数を更新する係数更新
部５５とが設けられており、残騒音観測部５４からの出
力信号ｅ（ｎ）に基づき信号処理部５２のフィルタ係数
を更新して出力信号ｅ（ｎ）が零となるような適切な信
号処理がなされることにより、残騒音観測部５４が配置
された地点の近傍での騒音を除去するようになってい
る。なお、上記の各信号において、ｎは時刻を表わして
いる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来の騒音制御装置では、出力信号ｅ（ｎ）が零となるよ
うな制御を行なうのに、係数更新部５５においてはＬＭ
Ｓ（Least Mean square)アルゴリズム，すなわち最小二
乗誤差法による係数更新のアルゴリズムが良く用いられ
ている。すなわち、図１１のシステム構成では、時刻ｎ
における残騒音観測部５４からの出力信号ｅ（ｎ）は、
次式により表わされる。

【０００４】

【数１】

【０００５】ここで、Ｃ_jは二次音源部５３と残騒音観
測部５４との間の伝達関数であり、ｓ（ｎ−ｊ）と伝達
関数Ｃ_jとのコンボルーションが残騒音観測部５４に入
力する二次音信号となる。また、ｗ_i（ｎ）は信号処理
部５２におけるデジタルフィルタのフィルタ係数であっ
て、ＬＭＳアルゴリズムでは、ｗ_i（ｎ）を各サンプル
ごとに更新する適応信号処理がなされる。

【０００６】すなわち、係数更新部５５におけるＬＭＳ
アルゴリズムでは、出力信号ｅ（ｎ）の二乗誤差σ
（ｎ），すなわち｛ｅ（ｎ）｝²が時刻ｎとともに小さ
くなるように、フィルタ係数ｗ_iを各サンプルごとに更
新するようになっている。より具体的には、数１におい
て、ｅ（ｎ）を二乗すると、ｗ_iに関する二次式となる
ので、ＬＭＳアルゴリズムでは、二乗誤差σ（ｎ）をｗ
_iに関する二次式として見たときに、次式の二次曲面Ｚ
を下っていくように、フィルタ係数ｗ_iをサンプルごと
に更新するようにしている。

【０００７】

【数２】

【０００８】いまの場合、時刻（ｎ＋１）におけるフィ
ルタの係数ｗ_i（ｎ＋１）は、収束係数をαとして次式
で与えられる。

【０００９】

【数３】

【００１０】数３からわかるように、ｗ_i（ｎ）を更新
するためには、二次音源部５３と残騒音観測部５４との
間の伝達関数Ｃ_jが計算上必要となる。この伝達関数Ｃ_j
としては、システム同定手法により事前に測定しておい
たものが一般に用いられ、上述のＬＭＳアルゴリズムを
適用して所定の消音効果を得るためには、一旦測定され
て設定された伝達関数Ｃ_jをシステム稼動中にも変化し
ないようにしておく必要がある。すなわち、従来の騒音
制御装置では、一旦設定された伝達関数Ｃ_jが変わらな
いよう、二次音源部５３と残騒音観測部５４の位置を固
定しておく必要があった。しかしながら、騒音を除去し
たい地点が例えば所定の作業等をしている人間の耳付近
であり、人間の耳付近にマイクロホン等の残騒音観測部
５４を装着して用いる場合、人間の頭が動くと、これに
伴なって残騒音観測部５４も移動してしまう。このとき
には、伝達関数Ｃ_jが変化してしまいＬＭＳアルゴリズ
ムが有効に働かず、この結果、σ（ｎ）が減少する方向
にｗ_i（ｎ）が更新されるとは限らなくなり、消音効果
が得られなくなる場合があった。

【００１１】このように従来の騒音制御装置では、一旦
固定された位置でしか有効に消音することができず、人
間の頭が動くと、人間の耳付近には消音ゾーンが形成さ
れなくなり、消音効果が得られなくなる場合があるとい
う問題があった。

【００１２】本発明は、例えば人間の耳付近で消音させ
ようとする場合、頭が動いても人間の耳付近に常に消音
ゾーンを形成することが可能な騒音制御装置を提供する
ことを目的としている。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１記載の発明は、騒音発生源における騒音を観
測する騒音観測手段と、騒音観測手段で得られた信号を
処理する信号処理手段と、信号処理手段で信号処理され
た結果の信号に応じ、騒音制御用の二次音を発生する二
次音源手段と、予め定められている複数の制御点候補の
中から騒音制御がなされるべき位置に対応した制御点候
補を制御点として選択する制御点選択手段と、選択され
た制御点に応じて前記信号処理手段の信号処理を切換え
る信号処理切換手段とを備えていることを特徴としてい
る。

【００１４】また、請求項２記載の発明は、騒音制御が
なされるべき位置を推定する位置推定手段と、推定され
た位置に応じた制御点を複数の制御点候補の中から選び
出す制御点決定手段とを有していることを特徴としてい
る。

【００１５】また、請求項３記載の発明は、騒音発生源
における騒音を観測する騒音観測手段と、騒音観測手段
で得られた信号を処理する信号処理手段と、信号処理手
段で信号処理された結果の信号に応じ、騒音制御用の二
次音を発生する二次音源手段と、予め定められている複
数の制御点の中から現時刻に制御対象とする制御点を選
択する制御点選択手段と、選択された制御点に応じて前
記信号処理手段の信号処理内容を切換える信号処理切換
手段とを備えていることを特徴としている。

【００１６】また、請求項４記載の発明は、騒音発生源
における騒音を観測する騒音観測手段と、騒音観測手段
で得られた信号を処理する信号処理手段と、複数の制御
スピーカを有しており、信号処理手段で信号処理された
結果の信号に応じ騒音制御用の二次音を発生する二次音
源手段と、二次音源手段の複数のスピーカの中から現時
刻に制御に使用する少なくとも１つの制御スピーカを選
択する制御スピーカ選択手段と、選択された制御スピー
カに応じて前記信号処理手段の信号処理内容を切換える
信号処理切換手段とを備えていることを特徴としてい
る。

【００１７】また、請求項５記載の発明は、騒音発生源
における騒音を観測する騒音観測手段と、騒音観測手段
で得られた信号を処理する信号処理手段と、複数の制御
スピーカを有しており、信号処理手段で信号処理された
結果の信号に応じ騒音制御用の二次音を発生する二次音
源手段と、予め定められている複数の制御点の中から現
時刻に制御対象とする制御点を選択する制御点選択手段
と、二次音源手段の複数のスピーカの中から現時刻に制
御に使用する少なくとも１つの制御スピーカを選択する
制御スピーカ選択手段と、選択された制御点および／ま
たは制御スピーカに応じて前記信号処理手段の信号処理
内容を切換える信号処理切換手段とを備えていることを
特徴としている。

【００１８】また、請求項６記載の発明では、請求項
３，４または５記載の騒音制御装置において、消音した
い空間を所定の大きさの領域ごとに分割するときに、前
記制御スピーカおよび／または前記制御点は、分割され
た各領域ごとに、その領域の制御を担当するよう少なく
とも１つ配置されており、この場合に、前記領域の中か
ら現時刻に制御すべき領域が選び出されるときに前記制
御点選択手段は、選び出された領域を担当する制御点を
選択するようになっており、前記制御スピーカ選択手段
は、選び出された領域を担当するスピーカを選択するよ
うになっていることを特徴としている。

【００１９】また、請求項７記載の発明では、請求項６
記載の騒音制御装置において、前記領域の中から現時刻
に制御すべき領域を選び出すための位置検出手段がさら
に設けられており、該位置検出手段は、装置を使用する
人間の位置を検出し、人間の頭部を含む領域を消音すべ
き領域として選び出すようになっていることを特徴とし
ている。

【００２０】また、請求項８記載の発明では、請求項６
記載の騒音制御装置において、隣接した複数の領域につ
いてはこれらの領域に１つの制御スピーカを割当て、こ
れらの領域を該１つの制御スピーカによって共有させる
ようになっていることを特徴としている。

【００２１】また、請求項９記載の発明では、請求項３
または５記載の騒音制御装置において、制御点が同定制
御点と推定制御点とに２分されており、同定制御点に関
しては、二次音源部の制御スピーカからのインパルスレ
スポンスを同定し、推定制御点に関しては、二次音源部
の制御スピーカからのインパルスレスポンスを二次音源
部の制御スピーカと同定制御点との間のインパルスレス
ポンスから推定し、それらのインパルスレスポンスをも
とに信号処理手段における処理を決定するようになって
いることを特徴としている。

【００２２】また、請求項１０記載の発明では、請求項
９記載の騒音制御装置において、ある１つの制御スピー
カから、ある１つの推定制御点に至るインパルスレスポ
ンスを推定する際に、該推定制御点の周囲にある複数の
同定制御点に至るインパルスレスポンスの間で、対応す
る反射波の振幅と時間遅れを検出し、推定制御点とそれ
らの同定制御点の位置関係に応じて各反射波に応じた振
幅と時間遅れをもったインパルスレスポンスを推定する
ようになっていることを特徴としている。

【００２３】

【作用】請求項１記載の騒音制御装置では、予め定めら
れている複数の制御点候補の中から騒音制御がなされる
べき位置に対応した制御点候補を制御点として選択し、
選択された制御点に応じて信号処理手段の信号処理を切
替える。これにより、騒音制御のなされるべき位置が変
動しても、その位置に対応した制御点が選択され、これ
に応じた信号処理が即座になされるので、位置変動に即
座に追従させて消音ゾーンを形成することができる。

【００２４】また、請求項２記載のように、制御点を選
択するに際し、騒音制御がなされるべき位置を推定し、
推定された位置に応じた制御点を制御点候補の中から選
び出すようにすれば、騒音制御がなされるべき位置の自
由な移動に追従させて消音ゾーンを形成することができ
る。

【００２５】また、請求項３，４，５，６，７記載の発
明では、その時刻に必要な範囲だけを制御可能となって
おり、多数の制御点マイクロホン，制御スピーカが設け
られている場合にも、そのうちの一部の制御点マイクロ
ホン，制御スピーカだけが実際に使用される。

【００２６】また、請求項８記載の発明では、隣接した
複数の領域についてはこれらの領域に１つの制御スピー
カを割当て、これらの領域を該１つの制御スピーカによ
って共有させる。

【００２７】また、請求項９，１０記載の発明では、制
御点が同定制御点と推定制御点とに２分されており、同
定制御点に関しては、二次音源部の制御スピーカからの
インパルスレスポンスを同定し、推定制御点に関して
は、二次音源部の制御スピーカからのインパルスレスポ
ンスを二次音源部の制御スピーカと同定制御点との間の
インパルスレスポンスから推定し、それらのインパルス
レスポンスをもとに信号処理手段における処理を決定す
る。

【００２８】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。図１は本発明に係る騒音制御装置の一実施例の
構成図である。図１を参照すると、この実施例の騒音制
御装置には、騒音発生源５０の地点において騒音の原因
信号を観測し電気信号ｘ（ｎ）に変換するマイクロホン
等の騒音観測部１と、騒音観測部１で得られた電気信号
ｘ（ｎ）に対して例えば適切なデジタルフィルタにより
信号処理を施し、例えば電気信号ｘ（ｎ）の位相，振幅
を処理する信号処理部２と、信号処理部２により信号処
理された結果の信号ｓ（ｎ）に応じた二次音を発生する
スピーカ等の二次音源部３と、予め定められた複数の制
御点候補Ｐ１乃至Ｐｍのいずれかに配置され、制御点候
補の位置において、騒音発生源５０から伝播した騒音ｙ
（ｎ）と二次音源部３から伝播した制御音としての二次
音とが合わさった残騒音としての音圧を電気信号に変換
し出力信号ｅ（ｎ）として出力するマイクロホン等の残
騒音観測部４と、残騒音観測部４からの出力信号ｅ
（ｎ）に基づき信号処理部２におけるフィルタのフィル
タ係数を更新する係数更新部５と、残騒音観測部４を各
制御点候補Ｐ１乃至Ｐｍにそれぞれ位置決めしたときに
各制御点候補Ｐ１乃至Ｐｍ毎に係数更新されたフィルタ
係数が各制御点候補Ｐ１乃至Ｐｍに対応させて記憶され
る係数記憶部６と、騒音制御処理時に各制御点候補Ｐ１
乃至Ｐｍの中から騒音制御がなされるべき位置に対応し
た制御点候補を制御点として選択する制御点選択部７
と、選択された制御点に応じて信号処理部２の信号処理
を切換える信号処理切替部８とが設けられている。

【００２９】なお、騒音観測部１としては、機械等から
発生している音波を検知しこれを電気信号に変換するセ
ンサが用いられたり、あるいは騒音発生源５０からの騒
音がモータの回転に伴なうものである場合には、騒音観
測部１としては、例えば、モータの回転数をそのまま電
気的な周波数とする電気信号ｘ（ｎ）に変換するものが
用いられたり、あるいは、機械の振動によって騒音が発
生している場合には、騒音観測部１としては、振動を電
気信号ｘ（ｎ）に変換する振動ピックアップ等が用いら
れる。

【００３０】また、残騒音観測部４，係数更新部５は、
騒音制御処理を実際に行なうに先立って用いられ、係数
更新部５は、例えば前述のＬＭＳアルゴリズムにより、
残騒音観測部４からの出力信号ｅ（ｎ）が減少する方向
に信号処理部２のフィルタ係数を更新し、これを予め係
数記憶部６に記憶させるようになっている。また、信号
処理切替部８は、この実施例において具体的には、制御
点選択部７によって選択された制御点に対応するフィル
タ係数を係数記憶部６から読出し、読出したフィルタ係
数を信号処理部２のフィルタのフィルタ係数として設定
することにより、信号処理の切替えを行なうようになっ
ている。

【００３１】次に、このような構成の騒音制御装置の動
作について説明する。なお、信号処理部２にはフィルタ
としてデジタルフィルタが用いられているとする。この
場合に、この実施例では、騒音制御処理を実際に行なわ
せるに先立って、各制御点候補Ｐ１乃至Ｐｍごとのデジ
タルフィルタのフィルタ係数を係数更新部５により予め
決定しておく。

【００３２】すなわち、係数更新部５は、例えば前述し
たようなＬＭＳアルゴリズム（最小二乗誤差法による係
数更新のアルゴリズム）を用いて、残騒音観測部４から
出力される出力信号ｅ（ｎ）の二乗誤差が時刻とともに
小さくなるようにフィルタ係数を更新して各制御点候補
Ｐ１乃至Ｐｍごとのフィルタ係数を予め決定する。例え
ば、制御点候補Ｐ２の位置におけるフィルタ係数は、残
騒音観測部４を制御点候補Ｐ２の位置に設置したとき
に、この位置に設定された残騒音観測部４からの出力信
号ｅ（ｎ）が“０”となるように、前述の数３を用いて
決定される。

【００３３】同様にして、他の制御点候補，例えば制御
点候補Ｐｍ等の位置におけるフィルタ係数も、残騒音観
測部４をこの制御点候補Ｐｍ等の位置に設置したとき
に、この位置に設置された残騒音観測部４からの出力信
号ｅ（ｎ）が“０”となるように、数３を用いて決定さ
れる。

【００３４】なお、数３を用いて各制御点候補Ｐ１乃至
Ｐｍごとのフィルタ係数を決定する際には、二次音源部
３から各制御点候補Ｐ１乃至Ｐｍの位置までの音の伝達
関数Ｃ_jが必要となるが、この伝達関数Ｃ_jは、白色雑音
などを用いて、例えばＬＭＳなどの既知のシステム同定
手法により各制御点候補Ｐ１乃至Ｐｍごとに事前に測定
しておけば良い。

【００３５】このようにして、実際の騒音制御処理に先
立ち、残騒音観測部４を各制御点候補Ｐ１乃至Ｐｍの位
置に順次に設置し、各制御点候補Ｐ１乃至Ｐｍごとのフ
ィルタ係数を係数更新部５により決定すると、決定され
たフィルタ係数ｗ（１）乃至ｗ（ｍ）は、図１に示すよ
うに、各制御点候補Ｐ１乃至Ｐｍごとに係数記憶部６に
記憶される。

【００３６】各制御点候補Ｐ１乃至Ｐｍごとのフィルタ
係数ｗ（１）乃至ｗ（ｍ）を係数記憶部６に予め記憶さ
せた後、消音動作を実際に行なわせる。この場合、制御
点選択部７は、消音がなされるべき制御点を選択する。
消音がなされるべき制御点として、例えば、各制御点候
補Ｐ１乃至Ｐｍの中から制御点候補Ｐ１を選択すると、
制御点選択部７は、制御点候補Ｐ１を選択した旨、信号
処理切替部８に与える。

【００３７】信号処理切替部８では、選択された制御点
に応じて信号処理部２の信号処理を切替える。具体的に
は、制御点候補Ｐ１に対応した最適なフィルタ係数ｗ
（１）を係数記憶部６から読出し、これを信号処理部
２，すなわちデジタルフィルタのフィルタ係数として設
定する。これにより、二次音源部３からは、制御点候補
Ｐ１の位置において騒音ｙ（ｎ）を有効に除去する二次
音，すなわち制御音が即座に出力され、制御点候補Ｐ１
の位置付近を迅速に消音することができる。次に、制御
点選択部７が制御点として例えば制御点候補Ｐｍを選択
し、消音がなされるべき制御点がＰ１から例えばＰｍに
移ると、制御点候補Ｐｍに対応した最適なフィルタ係数
ｗ（ｍ）が信号処理部２のフィルタ係数として即座に設
定され、これにより、二次音源部３からは、制御点候補
Ｐｍの位置において騒音ｙ（ｎ）を有効に除去する二次
音が即座に出力され、制御点候補Ｐｍの位置付近を迅速
に消音することができる。

【００３８】このように、この実施例では、種々の位置
において予め測定され記憶されたフィルタ係数のうちで
位置変化に応じて現在の位置に最適なものを選択し信号
処理部２のフィルタ係数として設定しているので、消音
したい位置が変動しても、その位置変動に追従して消音
したい位置に常に消音ゾーンを形成することができる。

【００３９】また、この実施例では、騒音制御処理時
に、フィルタ係数のＬＭＳアルゴリズム等による繰り返
し更新処理を必要とせず、従って、消音したい位置が急
に変化するような場合にも、この位置の変動に即座に追
従させて信号処理部２の信号処理の内容を切替え、信号
処理部２において最適なフィルタ係数を即座に設定する
ことができるので、常に高い消音効果を得ることができ
る。

【００４０】ところで、制御点選択部７は、騒音制御装
置が適用される用途等に応じて、種々の構成をとること
ができる。例えば、シートの位置が段階的に切替わるよ
うな自動車内での消音に適用しようとする場合、シート
の位置を段階的に切替える手動スイッチとして制御点選
択部７を構成することができる。このときには、シート
に人間が着座した状態において、シートの段階的な切替
位置に応じた人間の頭部の各位置を制御点候補として予
め定め、各位置での最適なフィルタ係数を予め決定し記
憶させておく。これにより、自動車内において、人間が
手動スイッチによりシートの位置を動かし、これに応じ
て人間の頭部が動くような場合にも、手動スイッチに対
応した制御点，すなわち頭部位置が自動的に選択され、
この頭部位置の付近に常に消音ゾーンを形成することが
できる。

【００４１】あるいは、使用者の頭部の位置を自動推定
して制御点を選択するように制御点選択部７を構成する
こともできる。図２はこの種の制御点選択部７の構成例
を示す図であり、この例では、制御点選択部７は、使用
者の頭部の位置を推定する位置推定部４０と、位置推定
部４０によって推定された使用者の頭部の位置に基づき
最適な制御点を決定する制御点決定部４４とから構成さ
れている。位置推定部４０は、具体的には、使用者の頭
部付近に装着される超音波スピーカ４２と、超音波スピ
ーカ４２に超音波出力用の信号を発生する信号発生部４
１と、所定位置に予め設置され、超音波スピーカ４２か
ら出力された超音波を検出する例えば３つの超音波マイ
クロホン４３とを有している。なお図２には、特に実際
の騒音制御処理に必要な要素だけが示されており、実際
の騒音制御処理時においては一般に使用されない残騒音
観測部４や係数更新部５は、図２においては図示されて
いない。

【００４２】制御点選択部７が図２のように構成されて
いる場合、人間の頭部付近，例えば耳付近に超音波スピ
ーカ４２を装着して信号発生部４１から信号としてイン
パルスを所定の時間毎に発生させると、人間の耳付近に
装着された超音波スピーカ４２からは所定時間毎に超音
波インパルスが出力される。所定位置（例えば人間の頭
部よりも空間的に上方）に設置された３つの超音波マイ
クロホン４３では、超音波スピーカ４２から出力され空
間を伝播した超音波インパルスを検出する。このとき
に、位置推定部４０では、超音波スピーカ４２から出力
された超音波インパルスが超音波マイクロホン４３に到
達するまでの伝播時間を測定して、この伝播時間に基づ
き超音波スピーカ４２との間の距離を算出する。ここ
で、超音波スピーカ４２は、３つの超音波マイクロホン
４３よりも下側に位置しているので、３つの超音波マイ
クロホン４３との間の各距離を用いて、超音波スピーカ
４２，すなわち人間の耳付近の空間的位置を一意的に決
定することができる。

【００４３】位置推定部４０によって人間の耳付近の位
置が推定されると、推定された位置に基づいて、制御点
決定部４４は、予め設定されている制御点候補Ｐ１乃至
Ｐｍのうちで最適な制御点を決定する。例えば、推定さ
れた位置に最も近い位置にある制御点候補を最適な制御
点として決定し、選択する。

【００４４】このようにして、最適な制御点が選択され
ると、前述したと同様にして、この制御点に対応したフ
ィルタ係数が係数記憶部６から読出されて信号処理部２
に設定され、これに基づく二次音源部３からの二次音に
より、人間の耳付近に消音ゾーンを形成することができ
る。特に、図２の例では、制御点選択部７は、人間の頭
部，例えば耳付近の位置を自動推定し、推定された位置
に基づき制御点を選択するようにしているので、人間の
頭部の自由な移動に追従して消音ゾーンが形成され、実
用上広いエリアが消音できたのと同様の効果を得ること
が可能となる。

【００４５】なお、上述の説明では、超音波スピーカ４
２から出力される超音波はインパルスであるとしたが、
インパルスのかわりに、バースト波やピンクノイズ，ホ
ワイトノイズなどを用いても良い。また超音波発生のか
わりに、電波を用いて位置推定を行なっても良い。ある
いは、赤外線発生装置を頭部に装着し、赤外線カメラを
用いることにより位置を推定することも可能である。

【００４６】また、上述の説明では、複数の制御点候補
Ｐ１乃至Ｐｍのうちから１つの制御点候補を制御点とし
て選択するようにしているが、処理の都合に応じ、例え
ば推定された位置に近い２つ以上の制御点候補を制御点
として選択するようになっていても良い。

【００４７】また、上述の実施例では、説明を簡単にす
るために、騒音発生源を１箇所とし、二次音源部３，残
騒音観測部４をそれぞれ１個づつとしたが、騒音発生
源，二次音源部，または残騒音観測部を複数設ける場合
にも、本発明を同様にして適用することができる。ま
た、係数更新部５，信号処理切換部７等を信号処理部１
内に含めるようにしても良く、係数更新部等を信号処理
部１に含めるか否かはあくまでも任意事項であり、本発
明にとって本質的なことではない。

【００４８】図３は二次音源部に制御スピーカが多数設
けられている騒音制御装置の概念図，図４は図３の騒音
制御装置の具体的な構成例を示す図である。すなわち、
図３，図４においては、さらに、制御点を多数用意し、
制御点の個数に比例して二次音源部に制御スピーカを多
数設けて広い範囲に消音ゾーンを形成することを意図し
ている。なお、図３，図４においては、図１の係数更新
部５等に対応する部分を信号処理部１０内に含めてい
る。

【００４９】図３を参照すると、この騒音制御装置で
は、騒音源が１箇所であるとし、Ｌ個の制御点Ｐ_l（１
≦ｌ≦Ｌ）における音圧を二次音源部のＭ個の制御スピ
ーカＳＰ_m（１≦ｍ≦Ｍ）を使って制御するようになっ
ている。

【００５０】また、図４を参照すると、この騒音制御装
置は、騒音観測部９と、信号処理部１０と、二次音源部
１１と、複数の制御点マイクロホンＭＩＣ_l（１≦ｌ≦
Ｌ）とを有している。騒音観測部９としては、前述の実
施例と同様に、例えば、騒音源マイクロホン２０１で騒
音を検知し、この電気信号をローパスフィルタ２０２で
フィルタリング処理し、Ａ／Ｄ変換器２０３でデジタル
信号に変換するようになっている。また、信号処理部１
０は、長さＩのデジタルＦＩＲフィルタＷ（ｍ）＝｛ｗ
_i（ｍ）｝（ｉ＝０〜Ｉ−１，１≦ｍ≦Ｍ）の係数を保
持する制御フィルタ記憶領域１２と、騒音観測部９から
の騒音源信号，すなわち電気信号ｘ（ｎ）をＩ時刻分保
持する長さＩの騒音源信号記憶領域１３と、騒音源信号
記憶領域１３に蓄えられた騒音源信号ｘ（ｎ）を制御フ
ィルタ記憶領域１２に保持されている各フィルタＷ
（ｍ）によってフィルタリング処理し、制御信号ｓ
_m（ｎ）を作る制御信号計算回路１４と、ＬＭＳアルゴ
リズムにより伝達関数Ｃを算出するモデリング回路１５
と、長さＪのモデリングフィルタＣ'_lmをＬ×Ｍ個保持
するためのモデリングフィルタ記憶領域１６と、騒音源
信号記憶領域１３の内容とモデリングフィルタ記憶領域
１６の内容とを用いて、フィルタリング結果ｒ_lm（ｎ）
を計算する参照信号計算回路１７と、Ｌ×Ｍ個のフィル
タリング結果ｒ_lm（ｎ）を長さＩ分保持する参照記号記
憶領域１８と、参照記号記憶領域１８の内容，各制御点
Ｐ_lに配置された制御点マイクロホンＭＩＣ_lからの出力
ｅ_l（ｎ），制御フィルタ記憶領域１２の内容を用いて
フィルタ係数の内容を更新する制御フィルタ更新回路１
９とを有している。

【００５１】また、二次音源部１１は、信号処理部１０
の制御信号計算回路１４からの制御信号ｓ（ｎ）をアナ
ログ信号に変換するＤ／Ａ変換器２０と、Ｄ／Ａ変換器
２０からのアナログ信号に対しフィルタ処理を行なうロ
ーパスフィルタ２１と、ローパスフィルタ２１からの信
号を増幅して制御スピーカＳＰ_m（１≦ｍ≦Ｍ）に与え
るパワーアンプ２２とを有している。

【００５２】次に、このような構成の騒音制御装置の動
作を説明する。信号処理部１０には、長さＩのデジタル
ＦＩＲフィルタＷ（ｍ）の係数を保持する制御フィルタ
記憶領域１２と、騒音源信号ｘ（ｎ）を過去のＩ時刻分
だけ保持する騒音源信号記憶領域１３とが例えばメモリ
内に設けられており、信号処理部１０の制御信号計算回
路１４では、騒音源信号記憶領域１３に蓄えられている
騒音源信号ｘ（ｎ）を、制御フィルタ記憶領域１２に蓄
えられている各フィルタＷ（ｍ）によってフィルタリン
グ処理し、目的とする制御信号ｓ_m（ｎ）を作る。この
制御信号ｓ_m（ｎ）が信号処理部１０の出力として二次
音源部１１に与えられると、二次音源部１１では、Ｄ／
Ａ変換器２０，ローパスフィルタ２１，パワーアンプ２
２で処理した後、制御スピーカＳＰ_mに与え、制御スピ
ーカＳＰ_mにより外界に出力する。

【００５３】ところで、信号処理部１０におけるフィル
タ係数は、例えば、次のような逐次的な更新則によって
求められる。いま、各制御点Ｐ_lにマイクロホンＭＩＣ_l
を設置しておき、室内を伝播して時刻ｎに制御点Ｐ_lに
到達した騒音をｄ_l（ｎ）、Ｗ（ｍ）の出力地点から制
御スピーカＳＰ_mで出力されさらに制御点Ｐ_lに設置され
たマイクロホンＭＩＣ_lに至る出力経路のインパルスレ
スポンスをＣ_lm＝｛Ｃ_j（ｌｍ）｝とおく。このとき、
マイクロホンＭＩＣ_lの出力ｅ_l（ｎ）は、次式のように
与えられる。

【００５４】

【数４】

【００５５】制御点での音圧ができるだけ小さくなるよ
うな最適なフィルタを求めるためには、次式によって与
えられる出力の２乗誤差の和Ｅを最小化するようにＷ
（ｍ）を決定する。

【００５６】

【数５】

【００５７】なお、上式において、Ｅ〔・〕は平均を表
わしている。数４，数５から、Ｅはｗ_i（ｍ）の２次形
式とみなせ、２次の係数を決定する行列は半正定値で、
かつ実用上ほとんどの場合正定値であるので、Ｅ（ｎ）
を最小にするｗ_i（ｍ）が唯一つ存在する。最小値をと
るｗ_i（ｍ）を逐次的に検索するため、Filtered −ＸＬ
ＭＳアルゴリズムでは、各サンプル毎に、−∂｛ｅ
（ｎ）²｝／∂ｗ_i（ｍ）の方向にｗ_i（ｍ）の値を更新
していく。すなわち、Δｗ_i（ｍ，ｎ）を時刻ｎにおけ
るｗ_i（ｍ）の更新量とすると、時刻（ｎ＋１）におけ
るｗ_i（ｍ）は次式によって与えられる。

【００５８】

【数６】

【００５９】上式において、Ｃ（ｌｍ）は、音響的なイ
ンパルスレスポンスであり、数６によりフィルタ係数を
更新するためには、先づＣ（ｌｍ）を事前に何らかの手
段により同定しておく必要がある。信号処理部１０のモ
デリング回路１５，モデリングフィルタ記憶領域１６
は、Ｃ（ｌｍ）の同定を実現するために設けられてお
り、二次音源部１１の制御スピーカＳＰ_mに目的として
いる周波数帯域をカバーする雑音信号を入力し、制御ス
ピーカＳＰ_mから発せられ室内の伝達関数Ｃ（ｌｍ）を
通り制御点Ｐ_lに設置されたマイクロホンＭＩＣ_lで出力
された信号ｅ_l（ｎ）を使うと、モデリング回路１５で
は、ＬＭＳ法によりＣ（ｌｍ）の測定値であるモデリン
グフィルタＣ'（ｌｍ）をＦＩＲフィルタとして得て、
モデリングフィルタ記憶領域１６に格納する。

【００６０】モデリングフィルタ記憶領域１６に長さＪ
のＦＩＲフィルタ，すなわちモデリングフィルタＣ'
（ｌｍ）が保持され、伝達関数Ｃ_lmが長さＪのＦＩＲフ
ィルタＣ'_lm＝｛Ｃ'_j（ｌｍ）｝（ｊ＝１〜Ｊ−１）に
よって十分な精度で同定されたとすると、数６を算出す
るため、先づ、参照信号計算回路１７では、騒音源信号
記憶領域１３の内容とモデリングフィルタ記憶領域１６
の内容とを用いて、次式の積和計算によりｒ_lm（ｎ）を
計算し、参照記号記憶領域１８に書き込む。

【００６１】

【数７】

【００６２】次いで、制御フィルタ更新回路１９は、上
記参照記号記憶領域１８の内容と、マイクロホンＭＩＣ
_lからの出力ｅ_l（ｎ）と、制御フィルタ記憶領域１２の
内容とを用いて次式を計算し、これにより、フィルタ係
数の内容を更新していく。

【００６３】

【数８】

【００６４】環境の変化などが差程生ぜず、通常の稼働
時にはフィルタ係数を固定して決まった処理を施す場合
には、稼働前に上述のフィルタ係数更新を行ない、十分
収束したところでこの計算を停止すれば良い。この場合
には、信号処理部１０は、制御信号計算回路１４により
数４のｓ_m（ｎ）のフィルタリング処理のみを行なうこ
とになる。なお、この際には制御点に設置したマイクロ
ホンは取り除いておけば良い。

【００６５】これに対し、稼働時に音響的な環境変化が
予測される場合には、稼働時にもフィルタ係数の更新が
必要となるため、制御信号計算回路１４による数４のＳ
_m（ｎ）の計算とともに、これと並行して、参照信号計
算回路１７による数７の計算と制御フィルタ更新回路１
９による数８の計算が行なわれることになる。

【００６６】このように、図４の騒音制御装置では、制
御点，制御スピーカを多数用い、デジタルフィルタによ
るフィルタリング演算を行なうことによって、広い範囲
に消音ゾーンを形成することができて、広い範囲にわた
って形成された消音ゾーンによって、騒音制御のなされ
るべき位置が多少変動するような場合にも、消音効果を
得ることができる。

【００６７】しかしながら、図４の装置により広い範囲
の消音ゾーンを形成する場合、制御に必要なフィルタリ
ング演算の量は、制御点の個数と制御スピーカの個数と
の積のオーダーで増加し、また、デジタルフィルタによ
るフィルタリング演算は多数の積和演算を必要とする。
このため、制御点，制御スピーカを多数用いると、演算
量が膨大なものとなり、またハードウェア規模が非常に
大きくなるという問題がある。

【００６８】より具体的には、図４の装置における演算
量は、制御信号計算回路１４での制御信号ｓ_m（ｎ）の
計算（数４）に長さＩのフィルタリングをＭ個を必要と
し、また、フィルタ係数更新時には、数７のｒ_l（ｎ）
の計算に長さＪのフィルタリングをＬ×Ｍ個必要とし、
また、数８のＷ（ｍ）の更新に長さＩの積和演算をＬ×
Ｍ個必要としており、合計すると、長さＩの積和がＭ×
（Ｌ＋１）回，長さＪの積和がＬ×Ｍ回必要となる。従
って、制御点の個数Ｌと制御用スピーカの個数Ｍが増大
すると、その積のオーダーで演算量は増加していくこと
になる。特にＩ＝Ｊのときには、長さＩの積和演算を
（２Ｌ＋１）・Ｍ回実行する必要がある。これらの演算
はリアルタイムに行なわれる必要があるため、Ｍ，Ｌが
非常に大きい場合には、ハードウェアコストが莫大にな
って、現実的な制御装置を構築できない。すなわち、消
音効果を得るためには、その音場に適合し、しかも高い
精度で制御音の位相と振幅を制御しなければならないた
め、デジタル信号処理を使う必要が生じるが、デジタル
フィルタによるフィルタリング演算は多数の積和演算を
必要とするので、制御点，制御スピーカの個数が増加す
るとハードウェアコストが莫大になってしまう。また、
制御点，制御スピーカの個数が多くなった場合には、初
期あるいは各段階で行なわれるＣ'の同定の際に、多数
の制御点に個々にマイクロホンを設置する必要があるた
め、非常に手間がかかるという問題も生じる。

【００６９】本願の発明者は、図４の装置を改良し、実
用的なハードウェア規模で、かつ同定に手間をかけずに
広い範囲を消音可能な騒音制御装置をさらに案出した。

【００７０】図５はこのような騒音制御装置の第１の構
成例を示す図である。図５の騒音制御装置では、図４の
騒音制御装置と同様に複数の制御点と複数の制御スピー
カとが設けられているが、図４の騒音制御装置の構成に
対し、消音がなされるべき領域を検出する位置検出部２
６と、複数の制御点の中から現時刻に制御対象とする１
個または複数個の制御点を選択する制御点選択部２４
と、複数の制御スピーカの中から現時刻に使用する１個
または複数個の制御スピーカを選択する制御スピーカ選
択部２５とが設けられている。

【００７１】より具体的には、消音したい空間を適当な
大きさの領域に分割し、分割した領域の各々に対し、そ
の領域の制御を１個または複数個の制御スピーカに担当
させ、また、その領域の制御を１個または複数個の制御
点に担当させるようにしている。この場合、制御点選択
部２４は、上記領域の中から現時刻に制御すべき領域を
選び出し、選び出された領域を担当する制御点を選択す
るよう構成され、また、制御スピーカ選択部２５は、選
び出された領域を担当する制御スピーカを選択するよう
構成されている。すなわち、制御点選択部２４には、図
６（ａ）に示すように、各領域に対してその境界を形作
る座標条件を保持する領域条件保持部２７と、領域の番
号が与えられたときにその領域の制御を担当する制御点
の番号を信号処理部１０に返す制御点番号換算テーブル
または制御点番号換算式計算回路２８とが設けられてい
る。また、制御スピーカ選択部２５も、図６（ｂ）に示
すように、制御点選択部２４と同様の領域条件保持部２
９と、領域の番号が与えられたときにその領域の制御を
担当する制御スピーカの番号を信号処理部１０に返す制
御スピーカ番号換算テーブルまたは制御スピーカ番号換
算式計算回路３０とが設けられている。

【００７２】次に、図５の構成の騒音制御装置の動作に
ついて図７を用いて説明する。図７は消音したい空間の
一例を示す図である。ここでは、消音したい空間とし
て、室内のある一定の高さの２次元平面を考え、この２
次元空間に仮想的なＸ−Ｙ座標系を設定しておく。これ
を一定の間隔でメッシュ切りし、正方形の領域に分割す
る。分割された各領域の制御を担当する制御点は、その
領域の頂点４個とする。これら領域を３×３の９個づつ
集めた正方形の各頂点の上方部ＵＬに制御スピーカを設
置し、この９個の領域ＲＧの制御を担当する制御スピー
カとする。なお、上記領域分割法や、制御点，制御スピ
ーカの設定法は、あくまで一例であって、他の設定法を
取る場合にも、以下に述べる手法はほぼそのまま適用可
能である。

【００７３】以下、ある一つの領域の制御を担当する制
御点の数をＭ'個、制御スピーカの数をＬ'個と書くこと
にする。いまの場合、Ｍ'＝Ｌ'＝４である。

【００７４】設定された領域の総数をＴ個、制御点の総
数をＬ個、制御スピーカの総数をＭ個とおき、領域の通
し番号をｔ（１≦ｔ≦Ｔ）、制御点をＰ_l（１≦ｌ≦
Ｌ）、制御スピーカをＳＰ_m（１≦ｍ≦Ｍ）で表わすこ
とにし、また特に一つの領域に着目した場合には、領域
ｔの制御を担当する制御点をＰ（ｔ，μ）（１≦μ≦
Ｌ'）、領域ｔの制御を担当する制御スピーカをＳＰ
（ｔ，ν）（１≦ν≦Ｍ'）という記法で表わす。ま
た、信号処理部１０は、騒音源信号を受け取る１個の入
力端子ＮＳと、場合に応じ制御点に設置されるマイクロ
ホンの出力を受け取るＬ'個の入力端子μ（１≦μ≦
Ｌ'）と、いずれかの制御スピーカに接続されるＭ'個の
入力端子ν（１≦ν≦Ｍ'）とを有しているとする。

【００７５】信号処理部１０が行なう制御用のフィルタ
リングは、領域ｔ毎に固有の処理を行なう必要があるの
で、フィルタ係数は、各（ｔ，ν）（１≦ｔ≦Ｔ，１≦
ν≦Ｍ'）毎に保持する必要がある。そこで、領域ｔの
制御を担当するスピーカＳＰ（ｔ，ν）から出力される
信号を作るフィルタ係数をＷ（ｔ，ν）＝｛ｗ_i（ｔ，
ν）｝（ｉ＝０〜Ｉ−１）と書くことにする。Ｗ（ｔ，
ν）（１≦ｔ≦Ｔ，１≦ν≦Ｍ'）は（ｔ，ν）のイン
デックスによりアクセス可能な制御フィルタ記憶領域１
２に保持される。

【００７６】制御点選択部２４および制御スピーカ選択
部２５は、その領域条件保持部２７，２９に、各領域に
対してその境界を形作るＸ座標，Ｙ座標の条件を保持し
ておく。例えば、いまの例では、領域ｔが、ａ_t≦Ｘ≦
ｂ_tかつｃ_t≦Ｙ≦ｄ_tという条件で定まっているとすれ
ば、｛（ａ_t，ｂ_t），（ｃ_t，ｄ_t）｝というデータを領
域条件保持部２７，２９に格納しておく。

【００７７】また制御点選択部２４の制御点番号換算テ
ーブルまたは制御点番号換算式計算回路２８は、領域の
通し番号ｔが与えられたときに、領域ｔの制御を担当す
る制御点Ｐ（ｔ，μ）（１≦μ≦Ｌ'）の通し番号ｌ
（１≦ｌ≦Ｌ）を返すものとし、また、制御スピーカ選
択部の制御スピーカ番号換算テーブルまたは制御スピー
カ番号換算式計算回路３０は、領域の通し番号ｔが与え
られたときに、領域ｔの制御を担当する制御スピーカＳ
Ｐ（ｔ，ν）（１≦ν≦Ｍ'）の通し番号ｍ（１≦ｍ≦
Ｍ）を返すものとする。

【００７８】先づ、信号処理部１０は、初期化段階にお
いて次の処理を行なう。すなわち、信号処理部１０は、
帯域制限された白色雑音など、制御する騒音の周波数帯
域を含んだ信号を、自らが持つ信号発生回路（図示せ
ず）によって発生させ、ある一つの制御スピーカＳＰ_m
から出力させる。制御点Ｐ_l（１≦ｌ≦Ｌ）にはマイク
ロホンＭＩＣ_lを設置しておき、制御スピーカＳＰ_mから
出力され外界を伝達した音響信号を捕える。モデリング
回路１５は、制御スピーカＳＰ_mから出力された信号
と、ＭＩＣ_lの出力信号とを受け取り、前述したＬＭＳ
などの方法により、伝達関数Ｃ'_lmを算出する。伝達関
数Ｃ'_lmが各ｌ，ｍについて算出されると、それらの結
果は、信号処理部１０が保有するモデリングフィルタ記
憶領域１６に、（ｌ，ｍ）のインデックスによりアクセ
ス可能な状態で書き込まれ保持される。

【００７９】次いで、制御中には、領域ｔの選択が以下
のようにしてなされる。すなわち、位置検出部２６は、
例えば、装置を使用する人間の頭部の位置を検出する
と、その位置検出情報を制御点選択部２４と制御スピー
カ選択部２５とに渡す。いまの例の場合、消音したい空
間が２次元の空間なので、この２次元空間に設定されて
いるＸ−Ｙ座標を制御点選択部２４と制御スピーカ選択
部２５に渡す。なお、位置検出は図２を用いて説明した
ように超音波を用いて行なうこともできるし、あるい
は、耳の付近や頭頂部などに赤色光源を装着し点灯して
おき、消音したい空間全域を映しだすように設置された
Ｔ・ＶカメラによってＲＧＢ出力を取得し、このうち、
赤色（Ｒ）出力をＡ／Ｄ変換して多値デジタル画像を得
て、この画素中、値が一定の閾値以上の画素を検出する
ことにより、赤色光源の位置すなわち人間の頭部の位置
を検出するようになっていても良い。

【００８０】制御点選択部２４は、領域条件保持部２７
に格納された各領域の境界条件（ａ_t，ｂ_t），（ｃ_t，
ｄ_t）を読み出し、位置検出部２６が求めた座標値
（Ｘ，Ｙ）に対し、ａ_t≦Ｘ＜ｂ_t，ｃ_t≦Ｙ＜ｄ_tの不等
式評価を行ない、これが真であれば、このｔを制御すべ
き領域の番号として得る。制御スピーカ選択部２５も、
制御点選択部２４と全く同様の方法により制御すべき領
域の番号ｔを得る。

【００８１】このようにして、制御したい領域ｔが制御
点選択部２４と制御スピーカ選択部２５とにより選択さ
れると、これは信号処理部１０に渡される。また、制御
点選択部２４は、領域ｔの制御を担当する制御点のイン
デックス（ｔ，μ）（１≦μ≦Ｌ'）を、制御点番号換
算テーブルによって、通し番号（ｌ(1)，ｌ(2)，ｌ
(3)，ｌ(4)）に変換し、これを信号処理部１０に渡す。
同様に、制御スピーカ選択部２５は、領域ｔの制御を担
当する制御スピーカのインデックス（ｔ，ν）（１≦ν
≦Ｍ'）を、制御スピーカ番号換算テーブルによって、
通し番号（ｍ(1)，ｍ(2)，ｍ(3)，ｍ(4)）に変換し、制
御スピーカＳＰ_m(ν)を信号処理部１０の出力端子νに
接続する。また、上記通し番号_m(ν)を信号処理部１０
に渡す。

【００８２】信号処理部１０は、長さＩの騒音源信号記
憶領域１０を有しており、ここにｘ（ｎ），ｘ（ｎ−
１），…，ｘ（ｎ−Ｉ＋１）というデータを格納してい
る。制御信号計算回路１４は、このデータを、与えられ
た領域番号ｔに従って制御フィルタ記憶領域１２から読
み出したＷ（ｔ，ν）によって、次式のようにフィルタ
リングし、それぞれ出力端子νを通して制御スピーカＳ
Ｐ（ｔ，ν）から外界に出力する。

【００８３】

【数９】

【００８４】なお、この際、上記フィルタ係数Ｗ（ｔ，
ν）としては、適切に制御効果が得られるものを設計す
る必要があり、その設計法を次に述べる。

【００８５】先づ、初期化段階では、上述の制御信号の
作成方法と全く同一の処理を行ない、制御音をスピーカ
ＳＰ（ｔ，ν）（１≦ν≦Ｍ'）から発生させておく。
制御点選択部２４は上述の処理に加えて、マイクロホン
ＭＩＣ_l(ν)の出力を信号処理部１０の入力端子μに接
続する。信号処理部１０は、制御点選択部２４から与え
られた制御点の通し番号（ｌ(1)，ｌ(2)，ｌ(3)，ｌ
(4)）と制御スピーカ選択部２５から与えられた制御ス
ピーカの通し番号（ｍ(1)，ｍ(2)，ｍ(3)，ｍ(4)）とを
使って、モデリングフィルタ記憶領域１６から読みだし
たＣ'_l(μ)m(ν)の内容と騒音源信号記憶領域１３の内
容とを用いて、数７，数８と同様に、ｒ_μν（ｎ），ｗ
_i（ｔ，ν；ｎ＋１）を計算する。すなわち、参照信号
計算回路１７は、次式によりｒ_μν（ｎ）を計算する。

【００８６】

【数１０】

【００８７】さらに、入力端子μを通して得たＭＩＣ
_l(μ)の出力ｅ_l(μ)（ｎ）とを用い、制御フィルタ更新
回路１９はｗ_i（ｔ，ν；ｎ＋１）を次式のように計算
する。

【００８８】

【数１１】

【００８９】この結果は、制御フィルタ記憶領域１２に
書き込まれ、これによりＷ（ｔ，ν）（１≦ν≦Ｍ'）
を徐々に適正化することができる。

【００９０】固定的な制御の場合には、上記の処理を装
置の初期化段階で行ない、十分収束させ、制御中は、制
御フィルタ記憶領域１２の内容を固定しておく。また、
適応的な制御を行なう場合には、制御状態中も継続的に
上記処理を行なう。なお、適応的な場合には制御中にも
制御点にマイクロホンを設置しておく。また、上記の処
理では、領域ｔを一つ固定して説明した。このｔは、初
期化段階の場合には、１≦ｔ≦Ｔを順に巡っていくもの
であり、適応制御における制御状態中の場合には、選択
された制御対象とする領域のインデックスである。

【００９１】このように図５の騒音制御装置では、位置
検出部２６によって消音したい領域（例えば人間の位
置）を検出し、その時刻に必要な範囲だけを制御するよ
うにしているので、多数のマイクロホン，スピーカが設
けられているときにも、少数のマイクロホン，スピーカ
による制御が可能となり、広範囲の消音が可能であるに
もかかわず、演算量，ハードウェア量を大幅に少なくす
ることができる。

【００９２】なお、上記の例では、領域を基礎とした選
択となっているが、必ずしもこの手法によらずとも良
い。例えば、ある地点の近傍のみに高い消音効果を得た
いときには、その地点のすぐ側の制御点を選択すること
も可能である。また、これと反対に、消音効果は差程高
くなくとも良いかわりにある程度広い範囲で消音したい
場合には、その範囲にまばらに配置された制御点を選択
することも可能である。

【００９３】また、上記の例では、制御点選択部２４と
制御スピーカ選択部２５との両者が設けられているが、
これらのいずれか一方のみを設けた構成も可能である。
すなわち、上記の例では、制御点，制御スピーカ共に複
数設けられている場合を想定したが、本発明は、制御点
または制御スピーカのいずれか一方が複数個設けられて
いる場合に適用するときにも、その効果を奏するもので
あり、従って、制御点は１点だけで制御スピーカを選択
可能に構成することもできるし、制御スピーカは１個だ
けで制御点を選択可能に構成することもできる。

【００９４】また、分割された領域の各々に対して制御
スピーカを用意する場合において、各領域に対して別々
にスピーカを使用すると、Ｔ×Ｍ'個のスピーカが必要
となり、Ｔが大きい場合にはスピーカの個数が増加し、
配置する際の物理的問題やコスト面での問題が生じる。
これに対し、図６に示すように、正方形の頂点に制御ス
ピーカを配置し、隣接し合う正方形については制御スピ
ーカを共有させ、一つの制御スピーカにより複数の領域
の制御を兼務させれば、さらに制御スピーカの個数を削
減することができ、また、制御スピーカを設置する際の
手間等を低減することができる。

【００９５】また、例えば、固定された座席を移動させ
る場合のように、人間の変動位置が数箇所のみに限定さ
れている環境下では、移動する毎に人間が手動スイッチ
によって制御すべき領域を選ぶことも可能であり、この
場合には、図４の位置検出部２６によらずとも、あるい
はこれが設けられていなくても領域を選ぶことができ
る。

【００９６】また、位置検出部２６が設けられている場
合において、消音したい空間内に人間が存在しないこと
を検知する機構をこの位置検出部２６にさらに設けるこ
とも可能である。この検知機構は、例えば、位置検出部
２６が前述のようにＴＶカメラを用いる場合には、赤色
光源の画像中でのレベルをあらかじめ保持しておき、こ
れとの差が一定の閾値以内の画素が画像中に存在しない
か、検出された人間の位置が対象とする空間の外である
ときに、人間が存在しないと判定し、その旨の信号を信
号処理部１０に与えるように構成することができる。ま
た、超音波を用いる場合には、空間内に設置された超音
波受信機が定められた周波数の超音波を検知しないか、
検出された人間の位置が対象とする空間の外であるとき
に、人間が存在しないと判定し、その旨の信号を信号処
理部１０に与えるよう構成することができる。また、人
間が存在しない旨の信号が位置検出部２６から送られる
ときには、その時刻におけるフィルタリング演算を行な
わず、スピーカに“０”を出力するように信号処理部１
０を構成することができる。これにより、無駄な音波の
発生を防止し、スピーカを駆動するパワーアンプを初め
とする装置類の消費電力コストを抑えることができる。

【００９７】図８は図４の装置を改良し、実用的なハー
ドウェア規模でかつ手間をかけずに広い範囲を消音可能
な騒音制御装置の第２の構成例を示す図である。なお、
図４と対応する箇所には同じ符号を付している。図８の
騒音制御装置では、図４の騒音制御装置と同様に複数の
制御点と複数の制御スピーカとが設けられているが、図
８の騒音制御装置では、その信号処理部１０１の構成が
図３の騒音制御装置の信号処理部１０と異なっている。
すなわち、図８の騒音制御装置の信号処理部１０１は、
制御フィルタ記憶領域１２と、騒音源信号記憶領域１３
と、制御信号計算回路１４と、モデリング回路１５と、
モデリングフィルタ記憶領域１６と、参照信号計算回路
１７と、参照記号記憶領域１８と、制御フィルタ更新回
路１９と、モデリングフィルタ推定回路１０２と、騒音
経路算出回路１０３と、擬似騒音計算回路１０４と、騒
音経路記憶領域１０５とを有している。

【００９８】また、図８の騒音制御装置において、制御
点は、図９のように配置されているものとし、黒丸で示
された同定制御点ＢＰと、白丸で示された推定制御点Ｃ
Ｐとに分けられている。この例では説明の簡単のため
に、推定制御点ＣＰはそれを挾んで対抗する２個の同定
制御点ＢＰの中点に存在するものとする。ある推定制御
点をＰ₀とし、これに隣接した４つの同定制御点をＰ₁，
Ｐ₂，Ｐ₃，Ｐ₄とする。なお、ここに示した制御点の配
置法は、あくまで一例であって本発明にとっては必要な
事項ではない。

【００９９】この図８の騒音制御装置の特徴は、初期化
段階に行なわれるモデリングフィルタＣ'の同定の仕方
にある。すなわち、図８の騒音制御装置では、先づ、同
定制御点Ｐ_l（１≦ｌ≦４）のみにマイクロホンＭＩＣ_l
を設置する。信号処理部１０１は、モデリング回路１５
において、同定制御点Ｐ_lに設置されたマイクロホンＭ
ＩＣ_l（１≦ｌ≦４）とスピーカＳＰ_mとの間のインパル
スレスポンスＣ'_lm＝｛Ｃ'_j（ｌｍ）｝（ｊ＝１〜Ｊ−
１）を、前述したと全く同様の仕方で同定する。その
後、モデリングフィルタ推定回路１０２は、推定制御点
ＣＰに関するインパルスレスポンスを推定して決定す
る。

【００１００】いま、モデリング回路１５において同定
したインパルスレスポンスＣ'_lmが例えば図１０のよう
なものであったとする。インパルスレスポンスＣ'
_lmは、制御スピーカＳＰ_mからインパルスを出したとき
に、制御点Ｐ_lに伝わる音波を表わしたものであるか
ら、図１０における波形は、各制御点Ｐ_lに到来してき
た反射波に対応する。そこで、モデリングフィルタ推定
回路１０２は、｛Ｃ'_j1（１ｍ）｝と｛Ｃ'_j1（３ｍ）｝
とを比較し、両者で対応する反射波の成分を抽出するた
めに、次式の評価関数Ｅを用いて、｛ｊ１｝と｛ｊ３｝
との対応付けを行なう。

【０１０１】

【数１２】Ｅ＝［ｊ１・Ｃ'_j1（１ｍ）−ｊ３・Ｃ'_j3（３ｍ）］²

【０１０２】この対応付けには、ＤＰマッチングなどの
方法を用いればよい。なお、数１２においてｊを各値に
乗じてあるのは、音波の減衰が距離に反比例するという
モデルで正規化したためである。対応が付いた組合せ
は、（ｊ０，ｊ３）の組としてテーブルに保持してお
く。Ｐ₀に対応するインパルスレスポンスＣ'_j0（０ｍ）
を作るために、あるｊ０に対して、

【０１０３】

【数１３】ｊ０＝（ｊ１＋ｊ３）／２

【０１０４】を満たす組（ｊ１，ｊ３）を上記テーブル
の中から求める。この添字は、Ｐ₀がＰ₁とＰ₃の中点に
あるため、ちょうど時間遅れが両者の真ん中に来るよう
に取ったものである。このような組がテーブル中に複数
存在するときには、ｊ１の値が最小のものを選ぶなど何
らかの方法によりどれか一つを選んでおく。以上の操作
により、ｊ０に対して、（ｊ１，ｊ３）の組がただ一つ
定まる。｛Ｃ'_j2（２ｍ）｝と｛Ｃ'_j4（４ｍ）｝に対し
ても全く同様の操作を行ない、ｊ０に対して、（ｊ２，
ｊ４）の組をただ一つ定めておく。このように定められ
た組（ｊ１，ｊ３），（ｊ２，ｊ４）を用いて、｛Ｃ'
_j0（０ｍ）｝の値を、対応する反射波から以下の式にし
たがって推定する。

【０１０５】

【数１４】Ｃ'_j0（０ｍ）＝［（ｊ０／ｊ１）・Ｃ'_j1（１ｍ）＋（ｊ０／ｊ２）・Ｃ'_j2（２ｍ）＋（ｊ０／ｊ３）・Ｃ'_j3（３ｍ）＋（ｊ０／ｊ４）・Ｃ'_j4（４ｍ）］／４

【０１０６】上式は、各々の同定制御点ＢＰから推定さ
れた値を平均したものである。モデリングフィルタ推定
回路１０２は、モデリングフィルタ記憶領域１６に、上
のようにして求めた伝達関数の値を書き込み、制御用フ
ィルタの更新の際には、数７の計算を行なうときにこの
値を用いる。

【０１０７】また、騒音経路算出回路１０３は、初期化
段階において、騒音源信号ｘ（ｎ）と同定制御点ＢＰに
設置されたマイクロホンＭＩＣ_lの出力を用いて、ＬＭ
Ｓ法などの方法により、騒音源から各制御点Ｐ_lに至る
インパルスレスポンスＧ_l＝｛ｇ_i（ｌ）｝（ｉ＝０〜Ｉ
−１）を同定し、騒音経路記憶領域１０５に書き込む。
次いで、騒音経路算出回路１０３は、推定制御点に対し
て、上述のＣ'の推定と全く同様の仕方で、｛ｇ
_i（ｌ）｝を推定し、騒音経路記憶領域１０５に書き込
む。

【０１０８】擬似騒音計算回路１０４は、上記のように
して騒音経路記憶領域１０５に書き込まれた｛ｇ
_i（ｌ）｝に基づき、制御用フィルタ係数を決定する際
のマイクロホン出力ｅ'_l（ｎ）を次のようにして算出す
る。すなわち、Ｐ_lが同定制御点のときには、次式のよ
うに、マイクロホンからＭＩＣ_lの出力ｅ_l（ｎ）をマイ
クロホン出力ｅ'_l（ｎ）としてそのまま用いる。

【０１０９】

【数１５】e’_l（ｎ）＝ｅ_l（ｎ）

【０１１０】これに対し、Ｐ_lが推定制御点のときに
は、次式のようにして、推定制御点での仮想的なマイク
ロホン出力ｅ'_l（ｎ）を算出する。

【０１１１】

【数１６】

【０１１２】図８の騒音制御装置においては、制御フィ
ルタ更新回路１９は、以上のように算出されたｅ'
_l（ｎ）を用い、次式の更新則により、フィルタ係数Ｗ_m
を逐次的に計算していく。

【０１１３】

【数１７】

【０１１４】そして、この値が十分収束したところでこ
れらの処理を停止し、制御フィルタ記憶領域１２の内容
を固定し、制御段階に入る。

【０１１５】このように、図８の騒音制御装置では、装
置の初期化段階に行なう必要があるマイクロホンを設置
してのインパルスレスポンスの同定の手間を省くことが
できる。すなわち、推定制御点においては、マイクロホ
ンを実際に設置してインパルスレスポンスを実際に同定
せずとも、推定がなされるので、Ｃ'の同定の手間を軽
減することができ、その結果、装置の実用面での簡便性
を向上させることができる。

【０１１６】なお、図８の例においても、図４の例と同
様に、制御点，制御スピーカ共に複数設けられている場
合を想定したが、前述したように、制御点は１点だけで
制御スピーカが複数個設けられている場合、あるいは、
制御点が複数設けられているが制御スピーカは１個だけ
の場合にも、本発明を適用することができる。

【０１１７】また、上述した実施例の騒音制御装置は、
工場や居室で、機械装置などが騒音を発生している環境
において使用されるとき、人間の作業範囲程度の広い空
間の騒音を低減させることができ、さらに、室内におい
て用いる騒音制御装置付きデスクや騒音制御装置付きパ
ーティションなどにも応用することができる。

【０１１８】

【発明の効果】以上に説明したように請求項１記載の発
明によれば、予め定められている複数の制御点候補の中
から騒音制御がなされるべき位置に対応した制御点候補
を制御点として選択し、選択された制御点に応じて信号
処理手段の信号処理を切替えるようにしているので、騒
音制御のなされるべき位置が変動しても、その位置に対
応した制御点が選択されこれに応じた信号処理が即座に
なされて、位置変動に即座に追従し消音ゾーンを形成す
ることができる。

【０１１９】また、請求項２記載の発明では、制御点を
選択するに際し、騒音制御がなされるべき位置を推定
し、推定された位置に応じた制御点を制御点候補の中か
ら選び出すようにしているので、騒音制御がなされるべ
き位置の自由な移動に追従させて消音ゾーンを形成する
ことができる。

【０１２０】また、請求項３，４，５，６，７記載の発
明によれば、その時刻に必要な範囲だけを制御可能とな
っており、多数の制御点マイクロホン，制御スピーカが
設けられている場合にも、そのうちの一部の制御点マイ
クロホン，制御スピーカだけが実際に使用されるので、
演算量を抑え、ハードウェア規模を抑えることができ
る。

【０１２１】また、請求項８記載の発明によれば、隣接
した複数の領域についてはこれらの領域に１つの制御ス
ピーカを割当て、これらの領域を該１つの制御スピーカ
によって共有させるようになっているので、制御スピー
カの個数を低減でき、さらに制御スピーカの設置上の問
題点を低減することができる。

【０１２２】また、請求項９，１０記載の発明によれ
ば、制御点が同定制御点と推定制御点とに２分されてお
り、同定制御点に関しては、二次音源部の制御スピーカ
からのインパルスレスポンスを同定し、推定制御点に関
しては、二次音源部の制御スピーカからのインパルスレ
スポンスを二次音源部の制御スピーカと同定制御点との
間のインパルスレスポンスから推定し、それらのインパ
ルスレスポンスをもとに信号処理手段における処理を決
定するようになっているので、装置の初期化段階時に必
要な制御点マイクロホンを設置してのインパルスレスポ
ンスの同定の手間を軽減し、装置の実用面での簡便性を
向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る騒音制御システムの一実施例の構
成図である。

【図２】制御点選択部の構成例を示す図である。

【図３】二次音源部に多数の制御スピーカが設けられて
いる騒音制御装置の概略図である。

【図４】図３の騒音制御装置の具体的な構成例を示す図
である。

【図５】図４の騒音制御装置をさらに改良した騒音制御
装置の第１の構成例を示す図である。

【図６】（ａ），（ｂ）はそれぞれ制御点選択部，制御
スピーカ選択部の構成例を示す図である。

【図７】図５の騒音制御装置の動作を説明するための図
である。

【図８】図４の騒音制御装置をさらに改良した騒音制御
装置の第２の構成例を示す図である。

【図９】図８の騒音制御装置の動作を説明するための図
である。

【図１０】モデリング回路において同定したインパルス
レスポンスの一例を示す図である。

【図１１】従来の騒音制御システムの構成例を示す図で
ある。

【符号の説明】

１騒音観測部２信号処理部３二次音源部４残騒音観測部５係数更新部６係数記憶部７制御点選択部８信号処理切替部４０位置推定部４１信号発生部４２超音波スピーカ４３超音波マイクロホン４４制御点決定部Ｐ１乃至Ｐｍ制御点候補

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】騒音発生源における騒音を観測する騒音
観測手段と、騒音観測手段で得られた信号を処理する信
号処理手段と、信号処理手段で信号処理された結果の信
号に応じ、騒音制御用の二次音を発生する二次音源手段
と、予め定められている複数の制御点候補の中から騒音
制御がなされるべき位置に対応した制御点候補を制御点
として選択する制御点選択手段と、選択された制御点に
応じて前記信号処理手段の信号処理内容を切換える信号
処理切換手段とを備えていることを特徴とする騒音制御
装置。
【請求項２】請求項１記載の騒音制御装置において、
前記制御点選択手段は、騒音制御がなされるべき位置を
推定する位置推定手段と、推定された位置に応じた制御
点を複数の制御点候補の中から選び出す制御点決定手段
とを有していることを特徴とする騒音制御装置。
【請求項３】騒音発生源における騒音を観測する騒音
観測手段と、騒音観測手段で得られた信号を処理する信
号処理手段と、信号処理手段で信号処理された結果の信
号に応じ、騒音制御用の二次音を発生する二次音源手段
と、予め定められている複数の制御点の中から現時刻に
制御対象とする制御点を選択する制御点選択手段と、選
択された制御点に応じて前記信号処理手段の信号処理内
容を切換える信号処理切換手段とを備えていることを特
徴とする騒音制御装置。
【請求項４】騒音発生源における騒音を観測する騒音
観測手段と、騒音観測手段で得られた信号を処理する信
号処理手段と、複数の制御スピーカを有しており、信号
処理手段で信号処理された結果の信号に応じ騒音制御用
の二次音を発生する二次音源手段と、二次音源手段の複
数のスピーカの中から現時刻に制御に使用する少なくと
も１つの制御スピーカを選択する制御スピーカ選択手段
と、選択された制御スピーカに応じて前記信号処理手段
の信号処理内容を切換える信号処理切換手段とを備えて
いることを特徴とする騒音制御装置。
【請求項５】騒音発生源における騒音を観測する騒音
観測手段と、騒音観測手段で得られた信号を処理する信
号処理手段と、複数の制御スピーカを有しており、信号
処理手段で信号処理された結果の信号に応じ騒音制御用
の二次音を発生する二次音源手段と、予め定められてい
る複数の制御点の中から現時刻に制御対象とする制御点
を選択する制御点選択手段と、二次音源手段の複数のス
ピーカの中から現時刻に制御に使用する少なくとも１つ
の制御スピーカを選択する制御スピーカ選択手段と、選
択された制御点および／または制御スピーカに応じて前
記信号処理手段の信号処理内容を切換える信号処理切換
手段とを備えていることを特徴とする騒音制御装置。
【請求項６】請求項３，４または５記載の騒音制御装
置において、消音したい空間を所定の大きさの領域ごと
に分割するときに、前記制御スピーカおよび／または前
記制御点は、分割された各領域ごとに、その領域の制御
を担当するよう少なくとも１つ配置されており、この場
合に、前記領域の中から現時刻に制御すべき領域が選び
出されるときに前記制御点選択手段は、選び出された領
域を担当する制御点を選択するようになっており、前記
制御スピーカ選択手段は、選び出された領域を担当する
スピーカを選択するようになっていることを特徴とする
騒音制御装置。
【請求項７】請求項６記載の騒音制御装置において、
前記領域の中から現時刻に制御すべき領域を選び出すた
めの位置検出手段がさらに設けられており、該位置検出
手段は、装置を使用する人間の位置を検出し、人間の頭
部を含む領域を消音すべき領域として選び出すようにな
っていることを特徴とする騒音制御装置。
【請求項８】請求項６記載の騒音制御装置において、
隣接した複数の領域についてはこれらの領域に１つの制
御スピーカを割当て、これらの領域を該１つの制御スピ
ーカによって共有させるようになっていることを特徴と
する騒音制御装置。
【請求項９】請求項３または５記載の騒音制御装置に
おいて、制御点が同定制御点と推定制御点とに２分され
ており、同定制御点に関しては、二次音源部の制御スピ
ーカからのインパルスレスポンスを同定し、推定制御点
に関しては、二次音源部の制御スピーカからのインパル
スレスポンスを二次音源部の制御スピーカと同定制御点
との間のインパルスレスポンスから推定し、それらのイ
ンパルスレスポンスをもとに信号処理手段における処理
を決定するようになっていることを特徴とする騒音制御
装置。
【請求項１０】請求項９記載の騒音制御装置におい
て、ある１つの制御スピーカから、ある１つの推定制御
点に至るインパルスレスポンスを推定する際に、該推定
制御点の周囲にある複数の同定制御点に至るインパルス
レスポンスの間で、対応する反射波の振幅と時間遅れを
検出し、推定制御点とそれらの同定制御点の位置関係に
応じて各反射波に応じた振幅と時間遅れをもったインパ
ルスレスポンスを推定するようになっていることを特徴
とする騒音制御装置。