定在波低減装置
【課題】車室内空間９３における定在波を低減させる。
【解決手段】フィードバック型コムフィルタ３０は、マイクロホン２０、スピーカ２１、及び遅延部４１とともに閉ループＬＰを構成する。フィードバック型コムフィルタ３０は、当該フィルタ３０への入力信号Ｘ（ｉ）を一巡させる帰還ループを含んでいる。この帰還ループを信号が一巡するのに要する時間は定在波ＳＷ１の半周期Ｔ１／２になっている。遅延部４１は、閉ループＬＰを信号が一巡するための所要時間が抑圧対象の定在波ＳＷ１の半周期Ｔ１／２になるようにフィードバック型コムフィルタ３０の出力信号Ｙ（ｉ）の位相を調整する。
【解決手段】フィードバック型コムフィルタ３０は、マイクロホン２０、スピーカ２１、及び遅延部４１とともに閉ループＬＰを構成する。フィードバック型コムフィルタ３０は、当該フィルタ３０への入力信号Ｘ（ｉ）を一巡させる帰還ループを含んでいる。この帰還ループを信号が一巡するのに要する時間は定在波ＳＷ１の半周期Ｔ１／２になっている。遅延部４１は、閉ループＬＰを信号が一巡するための所要時間が抑圧対象の定在波ＳＷ１の半周期Ｔ１／２になるようにフィードバック型コムフィルタ３０の出力信号Ｙ（ｉ）の位相を調整する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車の走行中に発生する騒音を抑制する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車の走行中は、自動車のタイヤから車室内空間へ振動が伝わると、広帯域の周波数成分をもった騒音が発生する。この騒音はロードノイズと呼ばれる。ロードノイズの中には、車室内空間に放射されて定在波となる耳障りなものがある。特許文献１には、車室内空間において発生する定在波を低減させる技術の開示がある。同文献に開示された技術では、車室内空間において発生する各定在波の波長の１／４の長さを持った複数個のパイプを自動車のルーフの下面に固定する（特許文献１の図１５〜図１８を参照）。この技術では、各パイプの共鳴周波数と同じ周波数を持った定在波が車室内空間において発生した場合に、パイプ内において管共鳴現象が発生し、定在波のエネルギーが失われる。よって、この技術によると、車室内空間における定在波を低減させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２２０７７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１の技術の場合、車室内空間における定在波を低減させるのに必要且つ十分なパイプの長さを車室内空間の室内形状などから求め、この長さを持ったパイプをルーフの下に固定する必要がある。例えば、４ドアセダンタイプの乗用車であれば、１６０Ｈｚ前後の定在波を発生させ易いような室内形状となっているものが多い。１６０Ｈｚの定在波をパイプの管共鳴現象によって低減させようとすると、５０センチメートル以上にも及ぶパイプを準備せねばならない。このような長尺なパイプを自動車の車室内空間に収納することは困難であり、仮に収納することができたとしても、車室内の搭乗者に圧迫感を与えてしまう。また、タイヤの空気圧等の加振条件の経時変化によって車の振動方向や振動周波数の変化があった場合、パイプでは共鳴周波数の調整ができず、車室内の定在波を低減することが困難となる。
【０００５】
本発明は、このような背景の下に案出されたものであり、空間内における大きなスペースを占有することなく、その空間内において発生する定在波を低減させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、抑圧対象の定在波の成分を含む音を収音して電気信号に変換する音響振動入力デバイスと、前記音響振動入力デバイスの出力信号における前記抑圧対象である定在波に対応した成分を選択して出力するフィードバック型コムフィルタと、前記フィードバック型コムフィルタの処理を経た電気信号を音として出力する音響振動出力デバイスとを少なくとも含む第１の閉ループを有し、前記第１の閉ループは、前記抑圧対象の定在波が前記音響振動入力デバイスから入力されるときの位相と、前記音響振動出力デバイスから出力されるときの位相の位相差をπの奇数倍にする第１の位相調整手段を含み、前記フィードバック型コムフィルタは、第２の閉ループをなし、前記第２の閉ループは、前記音響振動入力デバイスの出力信号を前記第２の閉ループ内に導入する加算部を有するとともに、前記音響振動入力デバイスを経由して前記加算部に入力される信号における前記抑圧対象の定在波と同じ周波数の成分の位相と前記第２の閉ループを介して前記加算部に帰還される信号における前記抑圧対象の定在波と同じ周波数の成分の位相との位相差をπの奇数倍にする第２の位相調整手段を含む定在波低減装置を提供する。
【０００７】
本発明によると、空間内において定在波が発生している場合は、その定在波を含む音の信号が音響振動入力デバイスからフィードバック型コムフィルタと遅延部を経由し、定在波を構成する音波に対して逆の位相を持った音波として音響振動出力デバイスから放音される。音響振動出力デバイスから出力された音波は、定在波を構成する音波と互いに打ち消し合い、定在波を低減させる。よって、空間内における大きなスペースを占有することなく、その空間内において発生する定在波を低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第１実施形態である定在波低減装置とこの装置が備え付けられた自動車の構成を示す図である。
【図２】同装置の制御部内のフィードバック型コムフィルタにおけるＬＰＦを除いたものの振幅特性Ｈを示す図である。
【図３】同装置の制御部内の加算部の入力端子と制御部の後段のＬＰＦの出力端子との間の区間の振幅特性Ｆを示す図である。
【図４】同装置の効果を確認するための測定結果である。
【図５】同装置の効果を確認するための測定結果である。
【図６】本発明の第２実施形態である定在波低減装置とこの装置が備え付けられた自動車の構成を示す図である。
【図７】本発明の第３実施形態である定在波低減装置とこの装置が備え付けられた自動車の構成を示す図である。
【図８】本発明の第４実施形態である定在波低減装置とこの装置が備え付けられた自動車の構成を示す図である。
【図９】本発明の第５実施形態である定在波低減装置とこの装置が備え付けられた自動車の構成を示す図である。
【図１０】本発明の第５実施形態である定在波低減装置によって低減する定在波を示す図である。
【図１１】本発明の他の実施形態である定在波低減装置の制御部内の加算部の入力端子と制御部の後段のＬＰＦの出力端子との間の区間の振幅特性Ｆ’を示す図である。
【図１２】本発明の他の実施形態である定在波低減装置とこの装置が備え付けられた自動車の構成を示す図である。
【図１３】本発明の他の実施形態である定在波低減装置とこの装置が備え付けられた自動車の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態について説明する。
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態である定在波低減装置１０とこの装置１０が備え付けられた自動車９０の構成を示す図である。自動車９０のタイヤ９１から車室内空間９３へ当該空間９３の固有周波数の振動が伝わった場合、車室内空間９３における対向する２つの面（図１の例では、運転席側ドア９４及び助手席側ドア９５）で反射した複数個（図１の例では、簡便のため、２個とする）の音波ＰＷが合成され、ドア間の距離Ｄの２／ｋ（ｋ＝１，２…）倍の波長λｋを持った単一周波数の定在波ＳＷｋ（ｋ次の音響モード）が発生する。
【００１０】
定在波低減装置１０は、車室内空間９３におけるｋ次の定在波ＳＷｋの腹に相当する位置であるドア９５の上部を制御点Ｐとし、定在波ＳＷｋを構成する音波ＰＷと制御点Ｐにおいて相殺し合うような音波ＣＷ（不図示）を放音することにより、定在波ＳＷｋを低減させる。
【００１１】
この定在波低減装置１０は、マイクロホン２０と、制御部２２と、スピーカ２１とを含む閉ループＬＰＯＵＴを有している。この閉ループＬＰＯＵＴにおけるマイクロホン２０は、抑圧対象である定在波ＳＷｋの成分を含む音を収音して電気信号に変換する音響振動入力デバイスとしての役割を果たす装置である。また、スピーカ２１は、制御部２２による処理を経た電気信号を音として出力する音響振動出力デバイスとしての役割を果たす装置である。スピーカ２１は、その放音面を制御点Ｐに向けた姿勢で、ドア９５の上部の位置（助手席側のアシストグリップ（不図示）の近傍の位置）に固定されている。マイクロホン２０は、スピーカ２１と同相面となるドア９５側の位置に固定されている。
【００１２】
制御部２２は、マイクロホン２０から制御部２２に入力される音信号Ｘ（ｉ）から音波ＣＷの音信号である音信号Ｚ’（ｉ）を生成し、音信号Ｚ’（ｉ）をスピーカ２１から音波ＣＷとして放音させる装置である。制御部２２は、Ａ／Ｄコンバータ６８、フィードバック型コムフィルタ３０、遅延部４１、ＬＰＦ（Low Pass Filter）４２、Ｄ／Ａコンバータ６９、及びパワーアンプ部４３を有する。
【００１３】
Ａ／Ｄコンバータ６８は、マイクロホン２０から出力されるアナログ信号をデジタル形式に変換し、このデジタル形式の音信号を信号Ｘ（ｉ）としてフィードバック型コムフィルタ３０に出力する。フィードバック型コムフィルタ３０は、加算部３１、遅延部３３、ＬＰＦ３４、及び係数乗算部３５からなる閉ループＬＰＩＮを有している。閉ループＬＰＩＮにおける加算部３１は、当該フィードバック型コムフィルタ３０の出力信号Ｙ（ｉ）を閉ループＬＰＩＮに導出する役割を果たす。また、遅延部３３は、マイクロホン２０及びＡ／Ｄコンバータ６８を経由して加算部３１に入力される信号Ｘ（ｉ）における抑圧対象の定在波ＳＷ１と同じ周波数の成分の位相と閉ループＬＰＩＮを介して加算部３１に帰還される信号における抑圧対象の定在波ＳＷ１と同じ周波数の成分の位相との位相差をπの奇数倍にする位相調整手段（第２の位相調整手段）としての役割を果たす。また、ＬＰＦ３４は、閉ループＬＰＩＮを経由して加算部３１に帰還される信号の周波数特性を調整する周波数特性調整手段としての役割を果たす。係数乗算部３５は、この周波数特性の調整を経た信号を位相反転し、フィードバックゲインを調整する役割を果たす。
【００１４】
より詳細に説明すると、閉ループＬＰＩＮにおける加算部３１は、Ａ／Ｄコンバータ６８の出力信号Ｘ（ｉ）と係数乗算部３５の出力信号Ｙ’（ｉ−ｎ）×αとを加算した信号Ｘ（ｉ）＋Ｙ’（ｉ−ｎ）×αを信号Ｘ（ｉ）における定在波ＳＷｋに対応した成分を含む信号Ｙ（ｉ）として当該フィルタ３０の後段の遅延部４１と当該フィルタ３０内の遅延部３３に出力する。遅延部３３は、加算部３１の出力信号Ｙ（ｉ）をｎサンプル遅延させた信号Ｙ（ｉ−ｎ）をＬＰＦ３４に出力する。ここで、この遅延部３３の遅延サンプル数ｎは、定在波ＳＷｋの半周期Ｔ１／２の奇数倍の時間（例えば、半周期Ｔ１／２の１倍の時間Ｔ１／２とする）を当該遅延部３３の遅延時間ＤＴ３３とし、この時間ＤＴ３３を音信号Ｘ（ｉ）のサンプリング周期Ｔｓで除算することによって得られた値である。ＬＰＦ３４は、遅延部３３の出力信号Ｙ（ｉ−ｎ）におけるカットオフ周波数ｆｃ以上の周波数成分を減衰させた信号Ｙ’（ｉ−ｎ）を係数乗算部３５に出力する。このＬＰＦ３４のカットオフ周波数ｆｃは、例えば、定在波ＳＷ１の周波数ｆｓｗ１よりも高く定在波ＳＷ２の周波数ｆｓｗ２よりも低い周波数である（ここで、ｆｓｗｋ＝ｃ／λｋ：ｃは音速（ｍ／ｓ））。係数乗算部３５は、ＬＰＦ３４の出力信号Ｙ’（ｉ−ｎ）に負の係数α（０＞α＞−１）を乗算し、この乗算結果である信号Ｙ’（ｉ−ｎ）×αを加算部３１に出力する。
【００１５】
ここで、加算部３１、遅延部３３、ＬＰＦ３４、及び係数乗算部３５からなる閉ループＬＰＩＮを信号が一巡するのに要する時間は、抑圧対象の定在波ＳＷｋのうち波長の最も長い定在波ＳＷ１の半周期Ｔ１／２であり、閉ループＬＰＩＮは信号の位相反転を行う係数乗算部３５を含んでいる。従って、定在波ＳＷ１と同一周波数の成分に着目すると、加算部３１では、Ａ／Ｄコンバータ６８経由で入力される信号Ｘ（ｉ）の定在波ＳＷ１の成分と、係数乗算部３５経由で帰還される信号Ｙ’（ｉ−ｎ）×αの定在波ＳＷ１の成分とが同相加算される。従って、フィードバック型コムフィルタ３０は、Ａ／Ｄコンバータ６８経由で入力される信号Ｘ（ｉ）のうち抑圧対象の定在波ＳＷ１の成分を選択して通過させる役割を果たす。
【００１６】
フィードバック型コムフィルタ３０の後段の遅延部４１は、抑圧対象の定在波ＳＷｋがマイクロホン２０に入力されるときの位相と、スピーカ２１から出力されるときの位相の位相差をπの奇数倍にする位相調整手段（第１の位相調整手段）としての役割を果たす装置である。この遅延部４１は、フィードバック型コムフィルタ３０の出力信号Ｙ（ｉ）をｍサンプル遅延させた信号を信号Ｚ（ｉ）としてＬＰＦ４２に出力する。ここで、閉ループＬＰＯＵＴでは、スピーカ２１、スピーカ２１とマイクロホン２０との間の気導経路、マイクロホン２０、Ａ／Ｄコンバータ６８、フィードバック型コムフィルタ３０、遅延部４１、ＬＰＦ４２、係数乗算部９９、Ｄ／Ａコンバータ６９、パワーアンプ部４３の各々において信号の伝送遅延が発生する。遅延部４１の遅延サンプル数ｍは、閉ループＬＰＯＵＴにおける信号の伝送遅延の総計と抑圧対象の定在波ＳＷ１の半周期Ｔ１／２の奇数倍の時間（例えば、半周期Ｔ１／２の１倍の時間Ｔ１／２とする）との差を当該遅延部４１の遅延時間ＤＴ４１とし、この時間ＤＴ４１を信号Ｘ（ｉ）のサンプリング周期Ｔｓで除算することによって得られた値である。
【００１７】
ＬＰＦ４２は、閉ループＬＰＯＵＴを介して制御点Ｐに帰還される信号の周波数特性を調整する周波数特性調整手段としての役割を果たす。このＬＰＦ４２は、遅延部４１の出力信号Ｚ（ｉ）におけるカットオフ周波数ｆｃ（周波数ｆｓｗ１よりも高くｆｓｗ２よりも低い周波数ｆｃ）以上の周波数成分を減衰させた信号Ｚ’（ｉ）を係数乗算部９９に出力する。係数乗算部９９は、ＬＰＦ４２の出力信号Ｚ’（ｉ）に正の係数β（０＜β＜１）を乗算し、この乗算結果である信号Ｚ’（ｉ）×βをＤ／Ａコンバータ６９に出力する。この信号Ｚ’（ｉ）×βは、Ｄ／Ａコンバータ６９によるアナログ信号への変換とパワーアンプ部４３による増幅とを経た後、スピーカ２１から音波ＣＷとして出力される。
【００１８】
以上が、定在波低減装置１０の構成の詳細である。この定在波低減装置１０の動作中に車室内空間９３において定在波ＳＷｋが励起された場合、その定在波ＳＷｋのものと同じ単一周波数の成分を含み且つ定在波ＳＷｋを構成する音波ＰＷと逆の位相を持った音波ＣＷがスピーカ２１から制御点Ｐに向けて放音される。その理由は次の通りである。
【００１９】
図２は、基本的な構成のフィードバック型コムフィルタ（図１に示すフィードバック型コムフィルタ３０からＬＰＦ３４を除去した構成のコムフィルタ）の振幅特性Ｈを示す図である。α＜０である場合における振幅特性Ｈは、抑圧対象である定在波ＳＷ１の周波数ｆＳＷ１とその奇数倍に急峻なピーク（極大）を有している。これは、フィードバック型コムフィルタ３０では、抑圧対象である定在波ＳＷ１がＡ／Ｄコンバータ６８を介して加算部３１に入力されるときの位相と、閉ループＬＰＩＮの係数乗算器３５から加算部３１に帰還されるときの位相との間にπの奇数倍の位相差が生じ、加算部３１においてＡ／Ｄコンバータ６８経由の定在波の成分と係数乗算部３５経由の定在波の成分が同相加算されるからである。また、上述したように、この定在波低減装置１０では、抑圧対象の定在波ＳＷｋがマイクロホン２０に入力されるときの位相と、スピーカ２１から出力されるときの位相との間にπの奇数倍の位相差が発生する。従って、車室内空間９３において減衰対象である１次の定在波ＳＷ１が励起された場合、この定在波ＳＷ１のものと同じ単一周波数ｆＳＷ１の成分を持った音波（図４参照）が、定在波ＳＷ１を構成する音波ＰＷと逆の位相を持った音波ＣＷとして放音される。
【００２０】
以上説明した本実施形態は、次の効果を有する。
第１に、本実施形態では、定在波ＳＷｋが励起された場合、制御点Ｐにおける音の音信号Ｘ（ｉ）が、Ａ／Ｄコンバータ６８→フィードバック型コムフィルタ３０→遅延部４１→ＬＰＦ４２→係数乗算部９９→Ｄ／Ａコンバータ６９→パワーアンプ部４３を経由し、定在波ＳＷｋを構成する音波ＰＷと逆の位相を持った音波ＣＷとして制御点Ｐに帰還される。これにより、制御点Ｐにおいて音波ＰＷと音波ＣＷとが相殺し合い、定在波ＳＷｋが低減される。また、音信号Ｘ（ｉ）に定在波ＳＷｋ以外の音の成分（例えば、オーディオ機器のオーディオ音声の成分）が含まれていたとしても、その成分はフィードバック型コムフィルタ３０において減衰され、車室内空間９３に帰還されることがない。このため、オーディオ機器のオーディオ音声などが閉ループＬＰＯＵＴを循環してハウリングが発生したり、オーディオ音声などの音質に悪影響が及んだりすることもない。従って、本実施形態によると、ハウリングの発生や車室内空間９３におけるオーディオ音声などの音質への悪影響を回避しつつ、定在波ＳＷｋを低減させることができる。
【００２１】
第２に、本実施形態では、制御部２２内における遅延部３３の後段及び遅延部４１の後段にＬＰＦ３４及び４２が介挿されており、このＬＰＦ３４及び４２によって信号Ｚ’（ｉ）の高次成分は低減される。なお、定在波ＳＷ１の周波数が高く全体の系の遅延が定在波ＳＷ１の半周期Ｔ１／２よりも大きくなった場合は、定在波ＳＷ１の１周期分の時間Ｔ１だけ遅延させて逆相にしたものを信号Ｚ’（ｉ）としてもよい。また、アナログ遅延素子とアナログフィルタを用いればアナログ回路による定在波低減装置にすることもできる。
【００２２】
第３に、本実施形態では、ＬＰＦ４２とＤ／Ａコンバータ６９の間に係数乗算部９９が介挿されている。この係数乗算部９９の係数βが１に近くなると音波ＣＷの振幅は大きくなり、係数βが０に近くなると音波ＣＷの振幅は小さくなる。よって、本実施形態によると、係数βを最適値に設定することにより、音波ＣＷが閉ループＬＰＯＵＴを循環してハウリングが発生する、という事態の発生を防止することができる。
【００２３】
ここで、本願発明者は、本実施形態の効果を確認するため、以下のような検証を行った。まず、本願発明者は、４ドアセダンタイプの自動車の車室内空間に定在波低減装置１０を設けた場合と設けない場合の各々について、車室内空間に周波数ｆＳＷ１の音波を放射して助手席側ドア及び運転席側ドア間の各点の音圧分布を計測した。図４は、この計測結果を示すグラフである。図４のグラフの横軸は、助手席側ドアと運転席側ドアの間の各点における助手席側ドアからの距離である。また、縦軸は、各点における音圧レベル（エネルギー）である。図４に示すように、定在波低減装置１０を設けた場合と設けない場合の何れについても、助手席側ドアと運転席側ドアの間の中心から両ドアに近づくに従ってレベルが大きくなっている。これは、１次の定在波ＳＷ１（両ドア間の距離の２倍の波長を持った定在波ＳＷ１）が発生しているためである。しかし、定在波低減装置１０を設けた場合と設けない場合の各々における各点のレベルを比較すると、前者の各点のレベルの方が後者の各点のレベルよりも低くなっている。
【００２４】
また、本願発明者は、４ドアセダンタイプの自動車の車室内空間に定在波低減装置１０を設けない場合と設けた場合の各々について、運転席のヘッドレスト付近の位置を測定点とし、広帯域の成分を含むテスト音を放射して測定点のパワースペクトルを測定した。図５は、この測定結果である１／３オクターブ振幅特性を人間の聴覚特性に応じて補正したＡ特性である。ここで、自動車の車室内空間において発生する定在波ＳＷｋの周波数ｆＳＷｋは、その車室内空間の形状に依存する。４ドアセダンタイプの自動車における１次の定在波ＳＷ１の周波数ｆＳＷ１は１６０Ｈｚ前後である。図５の波形図では、定在波低減装置１０を設けない場合と設けた場合とでこの１６０ＨｚのＡ特性音圧に顕著な相違が現れている。すなわち、定在波低減装置１０を設けない場合における１６０ＨｚのＡ特性音圧は６７ｄＢであるのに対し、定在波低減装置１０を設けた場合における１６０ＨｚのＡ特性音圧は６２ｄＢである。
【００２５】
以上の検証の結果から、本実施形態である定在波低減装置１０を自動車９０の車室内空間９３に備え付けることにより、抑圧対象である定在波ＳＷ１を低減させることができることが分かる。
【００２６】
＜第２実施形態＞
図６は、本発明の第２実施形態である定在波低減装置１０’とこの装置１０’が備え付けられた自動車９０の構成を示す図である。この定在波低減装置１０’は、第１の位相調整手段として機能する遅延部４１’及び係数乗算部９９’を閉ループＬＰＯＵＴ内に含んでおり、第２の位相調整手段としての機能する遅延部３３及び係数乗算部３５を閉ループＬＰＩＮ内に含んでいる。
【００２７】
より詳細に説明すると、この定在波低減装置１０’では、フィードバック型コムフィルタ３０内の加算部３１は、Ａ／Ｄコンバータ６８の出力信号Ｘ（ｉ）と係数乗算部３５の出力信号Ｙ’（ｉ−ｎ）を加算し、この加算結果を信号Ｙ（ｉ）として当該フィルタ３０の後段の遅延部４１’と当該フィルタ３０内の遅延部３３に出力する。遅延部３３は、加算部３１の出力信号Ｙ（ｉ）にｎサンプルの遅延（時間ＤＴ３３の遅延）を与えた信号Ｙ（ｉ−ｎ）をＬＰＦ３４に出力する。ＬＰＦ３４は、遅延部３３の出力信号Ｙ（ｉ−ｎ）におけるカットオフ周波数ｆｃ以上の周波数成分を減衰させた信号Ｙ’（ｉ−ｎ）を係数乗算部３５に出力する。係数乗算部３５は、ＬＰＦ３４の出力信号Ｙ’（ｉ−ｎ）に負の係数α（０＞α＞−１）を乗算し、この乗算結果である信号Ｙ’（ｉ−ｎ）×αを加算部３１に出力する。
【００２８】
また、この定在波低減装置１０’では、フィードバック型コムフィルタ３０の後段の遅延部４１’は、フィードバック型コムフィルタ３０の出力信号Ｙ（ｉ）をｍ’サンプル遅延させた信号を信号Ｚ（ｉ）としてＬＰＦ４２に出力する。遅延部４１’の遅延サンプル数ｍ’は、閉ループＬＰＯＵＴにおける信号の伝送遅延の総計（スピーカ２１、スピーカ２１とマイクロホン２０との間の気導経路、マイクロホン２０、Ａ／Ｄコンバータ６８、フィードバック型コムフィルタ３０、遅延部４１’、ＬＰＦ４２、係数乗算部９９’、Ｄ／Ａコンバータ６９、パワーアンプ部４３の各々における信号の伝送遅延の総計）と抑圧対象の定在波ＳＷ１の１周期Ｔ１の整数倍の時間（例えば、１周期Ｔ１の１倍の時間Ｔ１とする）との差を当該遅延部４１’の遅延時間ＤＴ４１’とし、この時間ＤＴ４１’を信号Ｘ（ｉ）のサンプリング周期Ｔｓで除算することによって得られた値である。係数乗算部９９’は、遅延部４１’の出力信号Ｚ’（ｉ）に負の係数β’（−１＜β’＜０）を乗算することによって信号Ｚ’（ｉ）を位相反転し、この位相反転した信号Ｚ’（ｉ）×β’をＤ／Ａコンバータ６９に出力する。
【００２９】
本実施形態によっても、定在波ＳＷｋを構成する音波ＰＷと逆の位相を持った音波ＣＷが制御点Ｐに帰還される。よって、第１実施形態と同様に、ハウリングの発生や車室内空間９３におけるオーディオ音声などの音質への悪影響を回避しつつ、定在波ＳＷｋを低減させることができる。
【００３０】
＜第３実施形態＞
図７は、本発明の第３実施形態である定在波低減装置１０Ａとこの装置１０Ａが備え付けられた自動車９０の構成を示す図である。この定在波低減装置１０Ａは、第１の位相調整手段として機能する遅延部４１及び係数乗算部９９を閉ループＬＰＯＵＴ内に含んでおり、第２の位相調整手段として機能する遅延部４１、３３Ａ、及び係数乗算部３５を閉ループＬＰＩＮ内に含んでいる。つまり、この定在波低減装置１０Ａでは、フィードバック型コムフィルタ３０Ａ内の遅延部４１が第１の位相調整手段としての役割と第２の位相調整手段としての役割の２つの役割を果たす。
【００３１】
より詳細に説明すると、この定在波低減装置１０Ａでは、フィードバック型コムフィルタ３０Ａ内の加算部３１は、Ａ／Ｄコンバータ６８の出力信号Ｘ（ｉ）と係数乗算部３５の出力信号Ｙ’（ｉ−ｎ）×αとを加算した信号Ｙ（ｉ）＝Ｘ（ｉ）＋Ｙ’（ｉ−ｎ）×αをＬＰＦ３２に出力する。ＬＰＦ３２は、加算部３１の出力信号Ｙ（ｉ）におけるカットオフ周波数ｆｃ以上の周波数成分を減衰させた信号Ｙ’（ｉ）を遅延部４１に出力する。遅延部４１は、ＬＰＦ３２の出力信号Ｙ’（ｉ）にｍサンプルの遅延（時間ＤＴ４１の遅延）を与えた信号を信号Ｘ（ｉ）における定在波ＳＷｋに対応した成分を含む信号Ｙ’（ｉ−ｍ）として当該フィルタ３０Ａの後段の係数乗算部９９と当該フィルタ３０Ａ内の遅延部３３Ａに出力する。
【００３２】
遅延部３３Ａは、遅延部４１の出力信号Ｙ’（ｉ−ｍ）を（ｎ−ｍ）サンプル遅延させた信号Ｙ’（ｉ−ｎ）を係数乗算部３５に出力する。ここで、この遅延部３３Ａの遅延サンプル数（ｎ−ｍ）は、抑圧対象の定在波ＳＷ１の半周期Ｔ１／２の奇数倍の時間（例えば、半周期Ｔ１／２の１倍の時間Ｔ１／２とする）と遅延部４１の遅延時間ＤＴ４１との差を当該遅延部３３Ａの遅延時間ＤＴ３３Ａとし、この時間ＤＴ３３Ａを信号Ｘ（ｉ）のサンプリング周期Ｔｓで除算することによって得られた値である。係数乗算部３５は、遅延部３３Ａの出力信号Ｙ’（ｉ−ｎ）に負の係数α（０＞α＞−１）を乗算し、この乗算結果である信号Ｙ’（ｉ−ｎ）×αを加算部３１に出力する。
【００３３】
また、この定在波低減装置１０Ａでは、フィードバック型コムフィルタ３０Ａの後段の係数乗算部９９は、遅延部４１の出力信号Ｙ’（ｉ−ｍ）に正の係数β（０＜β＜１）を乗算し、この乗算結果である信号Ｙ’（ｉ−ｍ）×βをＤ／Ａコンバータ６９に出力する。
【００３４】
本実施形態である定在波低減装置１０Ａにおける加算部３１の入力端子から遅延部４１の出力端子までの間の区間の振幅特性は、定在波低減装置１０における加算部３１の入力端子からＬＰＦ４２の出力端子までの間の区間の振幅特性Ｆ（図３）と同じになる。よって、本実施形態によると、第１実施形態のものよりも回路構成を簡略化でき、ユニットを小型にすることが可能になる。さらに、ハウリングの発生や車室内空間９３におけるオーディオ音声などの音質への悪影響を回避しつつ、定在波ＳＷｋを低減させることができる。
【００３５】
＜第４実施形態＞
図８は、本発明の第４実施形態である定在波低減装置１０Ａ’とこの装置１０Ａ’が備え付けられた自動車９０の構成を示す図である。この定在波低減装置１０Ａ’は、第１の位相調整手段として機能する遅延部４１’及び係数乗算部９９’を閉ループＬＰＯＵＴ内に含んでおり、第２の位相調整手段として機能する遅延部４１’、３３Ａ’、及び係数乗算部３５を閉ループＬＰＩＮ内に含んでいる。つまり、この定在波低減装置１０Ａ’においても定在波低減装置１０Ａ（第３実施形態）と同様に、フィードバック型コムフィルタ３０Ａ’内の遅延部４１’が第１の位相調整手段としての役割と第２の位相調整手段としての役割の２つの役割を果たす。
【００３６】
より詳細に説明すると、この定在波低減装置１０Ａ’では、フィードバック型コムフィルタ３０Ａ’内の加算部３１は、Ａ／Ｄコンバータ６８の出力信号Ｘ（ｉ）と係数乗算部３５の出力信号Ｙ’（ｉ−ｎ）×αとを加算した信号Ｙ（ｉ）＝Ｘ（ｉ）＋Ｙ’（ｉ−ｎ）×αをＬＰＦ３２に出力する。ＬＰＦ３２は、加算部３１の出力信号Ｙ（ｉ）におけるカットオフ周波数ｆｃ以上の周波数成分を減衰させた信号Ｙ’（ｉ）を遅延部４１’に出力する。遅延部４１’は、ＬＰＦ３２の出力信号Ｙ’（ｉ）にｍ’サンプルの遅延（時間ＤＴ４１’の遅延）を与え、このｍ’サンプルの遅延を与えた信号を信号Ｘ（ｉ）における定在波ＳＷｋに対応した成分を含む信号Ｙ’（ｉ−ｍ’）として当該フィルタ３０Ａ’の後段の係数乗算部９９’と当該フィルタ３０Ａ’内の遅延部３３Ａ’に出力する。
【００３７】
遅延部３３Ａ’は、遅延部４１’の出力信号Ｙ’（ｉ−ｍ’）を（ｎ−ｍ’）サンプル遅延させた信号Ｙ’（ｉ−ｎ）を係数乗算部３５に出力する。ここで、この遅延部３３Ａ’の遅延サンプル数（ｎ−ｍ’）は、抑圧対象の定在波ＳＷ１の半周期Ｔ１／２の奇数倍の時間（例えば、半周期Ｔ１／２の１倍の時間Ｔ１／２とする）と遅延部４１’の遅延時間ＤＴ４１’との差を当該遅延部３３Ａ’の遅延時間ＤＴ３３Ａ’とし、この時間ＤＴ３３Ａ’を信号Ｘ（ｉ）のサンプリング周期Ｔｓで除算することによって得られた値である。係数乗算部３５は、遅延部３３Ａ’の出力信号Ｙ’（ｉ−ｎ）に負の係数α（０＞α＞−１）を乗算し、この乗算結果である信号Ｙ’（ｉ−ｎ）×αを加算部３１に出力する。
【００３８】
また、この定在波低減装置１０Ａ’では、フィードバック型コムフィルタ３０Ａ’の後段の係数乗算部９９’は、遅延部４１’の出力信号Ｙ’（ｉ−ｍ’）に負の係数β’（−１＜β’＜０）を乗算することによって信号Ｙ’（ｉ−ｍ’）を位相反転し、この位相反転した信号Ｙ’（ｉ−ｍ’）×β’をＤ／Ａコンバータ６９に出力する。本実施形態によっても、第３実施形態と同様の効果を奏することができる。
【００３９】
＜第５実施形態＞
図９は、本発明の第５実施形態である定在波低減装置１０Ｂとこの装置１０Ｂが備え付けられた自動車９０の構成を示す図である。この定在波低減装置１０Ｂでは、Ａ／Ｄコンバータ６８及びＤ／Ａコンバータ６９間に６つの制御部２２Ｂ−ｕ（ｕ＝１〜６）が並列に介挿されている。各制御部２２Ｂ−ｕ内では、フィードバック型コムフィルタ３０−ｕ、遅延部４１−ｕ、及びＬＰＦ４２−ｕが直列に接続されている。
【００４０】
図９において、制御部２２Ｂ−１は、車室内空間９３におけるドア９４及び９５間を往復する音波ＰＷが合成されてできる定在波ＳＷｋ１（ドア９４及び９５間の真中に節ＮＤを有する軸波：図１０（Ａ）参照）を低減させるためのものである。制御部２２Ｂ−２は、車室内空間９３におけるフロンドガラス９８及びリアガラス（不図示）間を往復する音波ＰＷが合成されてできる定在波ＳＷｋ２（フロントガラス９８及びリアガラス間の真中に節ＮＤを有する軸波：図１０（Ｂ）参照）を低減させるためのものである。制御部２２Ｂ−３は、車室内空間９３における天井９７及び床（不図示）間を往復する音波ＰＷが合成されてできる定在波ＳＷｋ３（天井９７及び床間の真中に節ＮＤを有する軸波：図１０（Ｃ）参照）を低減させるためのものである。そして、制御部２２Ｂ−４，２２Ｂ−５，２２Ｂ−６は、車室内空間９３における各面に対して斜めに入射する音波ＰＷが合成されてできる定在波ＳＷｋ４，ＳＷｋ５，及びＳＷｋ６を各々低減させるためのものである。各制御部２２Ｂ−ｕにおけるフィードバック型コムフィルタ３０−ｕ内の遅延部３３−ｕと同フィルタ３０−ｕの後段の遅延部４１−ｕには、各制御部２２Ｂ−ｕにより低減させる定在波ＳＷｕの波長λｕに応じた個別の遅延サンプル数ｍ及びｎが各々設定されている。
【００４１】
本実施形態によると、車室内空間９３において発生する左右方向の定在波ＳＷｋ１（ｋ＝１，２…）、前後方向の定在波ＳＷｋ２（ｋ＝１，２…），上下方向の定在波ＳＷｋ３（ｋ＝１，２…）や、斜め方向の定在波ＳＷｋ４（ｋ＝１，２…），ＳＷｋ５（ｋ＝１，２…），ＳＷｋ６（ｋ＝１，２…）を低減させることができる。さらに、制御部２２Ｂ−ｕの数を増やすことにより、異なる方向の定在波ＳＷｋｕ（ｋ＝１，２…）が複合された定在波の低減も可能である
【００４２】
以上、この発明の第１〜第５実施形態について説明したが、この発明には他にも実施形態があり得る。例えば、以下の通りである。
（１）上記第１乃至第５実施形態では、自動車９０の車室内空間９３における助手席側のドア９５の上部にマイクロホン２０及びスピーカ２１を設けた。しかし、運転席側のドア９４の上部にマイクロホン２０及びスピーカ２１を設けてもよい。また、車室内空間９３における別の位置（例えば、運転席側のアシストグリップ、ヘッドレスト、Ａピラー、Ｂピラー、Ｃピラー、運転席の足元、助手席の足元、ドアトリム、座席下部、ヒールキックなど）にマイクロホン２０及びスピーカ２１を設けてもよい。
【００４３】
（２）上記第１及び第２実施形態では、フィードバック型コムフィルタ３０内の閉ループＬＰＩＮにおける遅延部３３と係数乗算部３５の間、及び閉ループＬＰＯＵＴにおける遅延部４１と係数乗算部９９の間にＬＰＦ３４及び４２が介挿されていた。また、第３及び第４実施形態では、閉ループＬＰＩＮにおける加算部３１と遅延部４１の間にＬＰＦ３２が介挿されていた。しかし、閉ループＬＰＩＮにおける別の位置（例えば、加算部３１と遅延部３３の間や、係数乗算部３５と加算部３１の間）にＬＰＦを介挿してもよいし、閉ループＬＰＯＵＴにおける別の位置（例えば、Ａ／Ｄコンバータ６８とフィードバック型コムフィルタ３０の間、フィードバック型コムフィルタ３０と遅延部４１の間、遅延部４１と係数乗算部９９の間、係数乗算部９９とＤ／Ａコンバータ６９の間）にＬＰＦを介挿してもよい。
【００４４】
また、ＬＰＦの個数を３つ以上にしてもよい。例えば、第１及び第２実施形態におけるフィードバック型コムフィルタ３０内の閉ループＬＰＩＮにおける加算部３１の後段にＬＰＦを追加してもよい。この構成では、フィードバック型コムフィルタ３０内の閉ループＬＰＩＮにおける加算部３１の後段、遅延部３３の後段、及び遅延部４１の後段に３つのＬＰＦが挿入されることになる。よって、振幅特性Ｆ（図３）における周波数ｆｃより高域の減衰量をより大きくすることができる。また、第３（第４）実施形態において、フィードバック型コムフィルタ３０Ａ内における遅延部３３Ａ（３３Ａ’）の後段、及びフィードバック型コムフィルタ３０Ａ（３０Ａ’）の後段にＬＰＦを追加してもよい。この構成で、フィードバック型コムフィルタ３０Ａ（３０Ａ’）内における加算部３１の後段、遅延部３３Ａ（３３Ａ’）の後段、及び遅延部４１の後段に３つのＬＰＦが挿入されることになる。よって、振幅特性Ｆ（図３）における周波数ｆｃより高域の減衰量をより大きくすることができる。
【００４５】
（３）上記第１実施形態において、遅延部３３の後段のＬＰＦ３４を除去し、フィードバック型コムフィルタ３０の後段のＬＰＦ４２のみを残す構成としてもよい。図１１に示すように、この構成におけるフィードバック型コムフィルタ３０内の加算部３１の入力端子から遅延部４１の出力端子までの間の区間の振幅特性Ｆ’は、周波数ｆｃより高域における各ピークの周波数が各々の高域側及び低域側のボトムとのゲイン比を保ちつつ徐々に低下していくものになる。この構成によっても、ハウリングの発生や車室内空間９３におけるオーディオ音声などの音質への悪影響を回避しつつ、定在波ＳＷｋを低減させることができる。
【００４６】
（４）上記第１乃至第５実施形態において、フィードバック型コムフィルタにおける伝達関数のピークの周波数（フィードバック型コムフィルタ３０内の遅延部３３の遅延サンプル数ｎ）を調整する周波数調整手段を設けてもよい。自動車９０の車室内空間９３の定在波ＳＷｋはその空間９３における対向する面間の距離Ｄの２／ｋ（ｋ＝１，２…）倍の波長λｋ（ｋ＝１，２…）を持った音波ＰＷが合成されてできるものであるから、基本的には、定在波ＳＷｋの周波数ｆＳＷｋは車室内空間９３の形状に依存する。しかし、車室内空間９３に放射される音の加振源であるタイヤ９１を異なる寸法のものに取り換えた場合や空間９３の内外の温度が変化した場合には、その影響を受けて周波数ｆＳＷｋが低域側または高域側に僅かに変化し得る。本実施形態によると、車室内空間９３における定在波ＳＷｋの周波数ｆＳＷｋが変化する場合でも、定在波ＳＷｋを低減させることができる。
【００４７】
また、この場合において、自動車９０が走行を開始する度に、走行開始後の所定時間（例えば、１分）の間に発生するｋ次の定在波ＳＷｋの周波数ｆＳＷｋを検出し、この周波数ｆＳＷｋとフィードバック型コムフィルタ３０における伝達関数のピークの周波数とが一致するように遅延部３３の遅延サンプル数ｎを自動調整してもよい。自動車９０の車室内空間９３における定在波ＳＷｋは車速には依存しないため、自動車９０の走行開始時の定在波ＳＷｋの周波数ｆＳＷｋがその後の走行中に大きく変化することは無い。よって、本実施形態によると、適応制御などの複雑な処理を要することなく、自動車９０の車室内空間９３の定在波ＳＷｋの周波数ｆＳＷｋを捕捉し、周波数ｆＳＷｋの成分を効率的に低減させることができる。
【００４８】
（５）上記第１乃至第５実施形態において、音響振動入力デバイスであるマイクロホン２０の出力信号から車室内空間９３内における定在波ＳＷｋの周期を推定する推定手段を具備し、第１の位相調整手段である遅延部４１による位相の調整量をこの推定部が推定した周期に基づいて決定するようにしてもよい。この実施形態は、以下に示す第１及び第２の構成により実現できる。
【００４９】
図１２は、本実施形態の第１の変形例である定在波低減装置１０Ｃとこの装置１０Ｃが備え付けられた自動車９０の構成を示す図である。この定在波低減装置１０Ｃは、推定部７９を有している。推定部７９は、次のような処理を行う。推定部７９は、マイクロホン２０が車室内空間９３内において収音した音の音信号Ｘ（ｉ）にＦＦＴ（Fast Fourie Transform）を施す。推定部７９は、このＦＦＴにより得られたパワースペクトルにおける優勢な周波数を車室内空間９３内における１次の定在波ＳＷ１の周波数ｆ１とする。そして、推定部７９は、この周波数ｆ１で１（秒）を除算した値を車室内空間９３における定在波ＳＷ１の周期の推定値Ｔ１’とし、この推定値Ｔ１’を示す信号を遅延部４１と遅延部３３に供給する。遅延部４１は、推定部７９から推定値Ｔ１’を示す信号が供給されると、この推定値Ｔ１’の１／２の時間Ｔ１’／２（すなわち、定在波ＳＷ１の半周期分の時間）と閉ループＬＰＯＵＴにおける信号の伝送遅延の総計との差を当該遅延部４１の最適遅延時間ＤＴＯＰＴ４１とし、この時間ＤＴＯＰＴ４１をサンプリング周期Ｔｓで除算することによって得られた値となるように当該遅延部４１の遅延サンプル数ｍを更新する。遅延部３３は、推定値Ｔ１’の１／２の時間Ｔ１’／２を当該遅延部３３の最適遅延時間ＤＴＯＰＴ３３とし、この時間ＤＴＯＰＴ３３をサンプリング周期Ｔｓで除算することによって得られた値となるように当該遅延部３３の遅延サンプル数ｎを更新する。
【００５０】
図１３は、本実施形態の第２の変形例である定在波低減装置１０Ｄとこの装置１０Ｄが備え付けられた自動車９０の構成を示す図である。この定在波低減装置１０Ｄは、温度計８０と推定部７９を有している。温度計８０は、車室内空間９３に設置される。推定部７９は、次のような処理を行う。推定部７９は、温度計８０が測定した温度からその測定時点における車室内空間９３内の音の伝搬速度Ｃを求める。推定部７９は、車室内空間９３のドア間の距離Ｄの２倍の長さを１次の定在波ＳＷ１の波長λ１とする。推定部７９は、音の伝搬速度Ｃでこの波長λ１を除算した値を定在波ＳＷ１の周期の推定値Ｔ１’とし、この推定値Ｔ１’を示す信号を遅延部４１と遅延部３３に供給する。遅延部４１は、推定部７９から推定値Ｔ１を示す信号が供給されると、この推定値Ｔ１’の１／２の時間Ｔ１’／２（すなわち、定在波ＳＷ１の半周期分の時間）と閉ループＬＰＯＵＴにおける信号の伝送遅延の総計との差を当該遅延部４１の最適遅延時間ＤＴＯＰＴ４１とし、この時間ＤＴＯＰＴ４１をサンプリング周期Ｔｓで除算することによって得られた値となるように当該遅延部４１の最新の遅延サンプル数ｍを更新する。遅延部３３は、推定値Ｔ１’の１／２の時間Ｔ１’／２を当該遅延部３３の最適遅延時間ＤＴＯＰＴ３３とし、この時間ＤＴＯＰＴ３３をサンプリング周期Ｔｓで除算することによって得られた値となるように当該遅延部３３の遅延サンプル数ｎを更新する。
【００５１】
（６）上記第１，第３、及び第５実施形態における遅延部４１は、閉ループＬＰＯＵＴを信号が一巡するのに要する時間が車室内空間９３における定在波ＳＷｋの半周期の１倍の時間Ｔｋ／２となるようにフィードバック型コムフィルタ３０の出力信号Ｙ（ｉ）の位相を調整した。しかし、閉ループＬＰＯＵＴを信号が一巡するのに要する時間が車室内空間９３における定在波ＳＷｋの半周期の１倍以外の奇数倍の時間（例えば、定在波ＳＷｋの半周期の３倍の時間３Ｔｋ／２や定在波ＳＷｋの半周期の５倍の時間５Ｔｋ／２）となるようにフィードバック型コムフィルタ３０の出力信号Ｙ（ｉ）の位相を調整してもよい。
【００５２】
（７）上記第２及び第４実施形態における遅延部４１は、閉ループＬＰＯＵＴを信号が一巡するのに要する時間が車室内空間９３における定在波ＳＷｋの周期の１倍の時間Ｔｋとなるようにフィードバック型コムフィルタ３０の出力信号Ｙ（ｉ）の位相を調整し、位相の調整を経た信号Ｙ（ｉ）を位相反転させてからスピーカ２１に供給した。しかし、閉ループＬＰＯＵＴを信号が一巡するのに要する時間が車室内空間９３における定在波ＳＷｋの１周期の１倍以外の整数倍の時間（例えば、定在波ＳＷｋの１周期の２倍の時間２Ｔｋや定在波ＳＷｋの１周期の３倍の時間３Ｔｋ）となるようにフィードバック型コムフィルタ３０の出力信号Ｙ（ｉ）の位相を調整し、位相の調整を経た信号Ｙ（ｉ）を位相反転させてからスピーカ２１に供給してもよい。
【００５３】
（８）上記第１乃至第３実施形態は、自動車の車室内空間９３における定在波ＳＷｋを低減させる装置として本発明を適用したものであった。しかし、本発明を別の用途に適用してもよい。例えば、スピーカエンクロージャ内における不要共振を吸収する役割を果たしている多孔質材に代えて、本発明である定在波低減装置を利用してもよい。この実施形態では、スピーカエンクロージャ内の寸法により決まるｋ次の定在波ＳＷｋの腹の位置に、マイクロホンとスピーカとを設置する。そして、定在波低減装置１０により、マイクロホンが収音した音の音信号Ｘ（ｉ）から音信号Ｚ’（ｉ）を生成し、音信号Ｚ’（ｉ）を、定在波ＳＷｋを低減させる音波ＣＷとしてスピーカから出力させる。この実施形態は、少なくとも一対の面に囲まれた空間（例えば、輸送機、車、船、飛行機、鉄道、宇宙ステーション、会議室、防音室、カラオケＢＯＸ、音響機能付き風呂、スピーカＢＯＸ、電子ピアノ、パソコン、家電における筐体の中の空間や、家屋の屋根と地面に面した空間、床と壁に面した廊下の空間など）における定在波ＳＷｋの抑圧への適用が可能である。
【００５４】
また、電子鍵盤楽器の筐体内におけるビリツキと呼ばれる不要振動の発生を防止する技術的手段として本発明を利用してもよい。この実施形態では、電子鍵盤楽器の筐体の寸法により決まるｋ次の定在波ＳＷｋの腹の位置に、マイクロホンとスピーカとを設定する。そして、定在波低減装置１０により、マイクロホンが収音した音の音信号Ｘ（ｉ）から音信号Ｚ’（ｉ）を生成し、音信号Ｚ’（ｉ）をスピーカ２１から音波ＣＷとして出力させる。
【００５５】
また、アコースティックギターにおける異常音の発生を防止する技術的手段として本発明を適用してもよい。アコースティックギターでは、弦の発弦によって特定の周波数の音が発生すると、この音に応じて胴部内の空間で定在波ＳＷｋが発生し、ウルフトーンと呼ばれる異常音が発生することがある。この実施形態では、この異常音の原因となる定在波ＳＷｋを低減させるべく、胴部内の空間の形状及び寸法により決まるｋ次の定在波ＳＷｋの腹の位置に、マイクロホンとスピーカとを設定する。そして、定在波低減装置１０により、マイクロホンが収音した音の音信号Ｘ（ｉ）から音信号Ｚ’（ｉ）を生成し、音信号Ｚ’（ｉ）をスピーカから音波ＣＷとして出力させる。
【００５６】
（９）上記第１乃至第５実施形態において、周波数特性調整手段であるＬＰＦ３２，３４，４２を、定在波ＳＷｋを通過させる通過帯域を持った別の種類のフィルタ（例えば、ＨＰＦ（High Pass
Filter）、ＢＰＦ（Band Pass Filter）、ローシェエルビングフィルタ、ハイシャルビングフィルタ、ピーキングフィルタ，ディッピングフィルタや、これらを組み合わせたフィルタ、及びこれらとＬＰＦを組み合わせたフィルタ）により置き換えてもよい。
【００５７】
（１０）上記第１、第２、及び第５実施形態では、ＬＰＦ４２とＤ／Ａコンバータ６９の間に係数乗算部９９が介挿されていた。また、第３及び第４実施形態では、フィードバック型コムフィルタ３０ＡとＤ／Ａコンバータ６９の間に係数乗算部９９が介挿されていた。しかし、閉ループＬＰＯＵＴにおける別の位置（例えば、定在波低減装置１０，１０’におけるＡ／Ｄコンバータ６８とフィードバック型コムフィルタ３０の間、フィードバック型コムフィルタ３０と遅延部４１の間、遅延部４１とＬＰＦ４２の間、定在波低減装置１０Ａ，１０Ａ'におけるＡ／Ｄコンバータ６８とフィードバック型コムフィルタ３０の間など）に係数乗算部９９を介挿してもよい。
【００５８】
（１１）上記第１、第２、及び第５実施形態では、Ａ／Ｄコンバータ６８とＤ／Ａコンバータ６９の間に、フィードバック型コムフィルタ３０、遅延部４１、ＬＰＦ４２、及び係数乗算部９９がこの順に配列されていた。しかし、これら各部の配列を、フィードバック型コムフィルタ３０→遅延部４１→ＬＰＦ４２→係数乗算部９９や、フィードバック型コムフィルタ３０→遅延部４１→係数乗算部９９→ＬＰＦ４２や、フィードバック型コムフィルタ３０→ＬＰＦ４２→係数乗算部９９→遅延部４１や、フィードバック型コムフィルタ３０→ＬＰＦ４２→遅延部４１→係数乗算部９９や、フィードバック型コムフィルタ３０→係数乗算部９９→ＬＰＦ４２→遅延部４１や、フィードバック型コムフィルタ３０→係数乗算部９９→遅延部４１→ＬＰＦ４２などに変更してもよい。また、遅延部４１、ＬＰＦ４２、及び係数乗算部９９をフィードバック型コムフィルタ３０の前段に配置してもよい。
【００５９】
（１２）上記第３及び第４実施形態では、Ａ／Ｄコンバータ６８とＤ／Ａコンバータ６９の間に、フィードバック型コムフィルタ３０Ａ及び係数乗算部９９がこの順に配列されていた。しかし、係数乗算部９９をフィードバック型コムフィルタ３０Ａの前段に配置してもよい。
【００６０】
（１３）上記第１乃至第５実施形態において、閉ループＬＰＯＵＴにおける信号の伝送遅延の総計を計測する遅延量計測部を設けてもよい。この実施形態は、例えば、次のような構成によって実現できる。遅延量計測部は、閉ループＬＰＯＵＴにおける任意の計測点（例えば、パワーアンプ部４３とスピーカ２１の間の計測点とする）にパルス音の信号を供給する。この信号は、計測点から、スピーカ２１、マイクロホン２０、Ａ／Ｄコンバータ６８、フィードバック型コムフィルタ３０…Ｄ／Ａコンバータ６９、パワーアンプ部４３を経由して計測点に帰還される。遅延量計測部は、計測点にパルス音、トーンバースト等の時変する音の信号を供給した時刻と計測点に信号が帰還された時刻との間の時間を、閉ループＬＰＯＵＴにおける信号の伝送遅延の総計とし、この総計を示す信号を遅延部４１に供給する。遅延部４１は、この伝送遅延の総計に基づいて当該遅延部４１の遅延サンプル数ｍを調整する。この実施形態によると、音波ＣＷの位相が目標とする位相より進んだものとなったり遅れたものとなって定在波ＳＷｋを充分に抑圧できない、という事態の発生を防止できる。
【符号の説明】
【００６１】
１０，１０Ａ，１０Ｂ…定在波低減装置、２０…音響振動入力デバイス、２１…音響振動出力デバイス、２２…制御部、３０，３０Ａ…フィードバック型コムフィルタ、３１…加算部，４１…遅延部、３２，３４，４２…ＬＰＦ、３５…係数乗算部、４３…パワーアンプ部、７９…推定部、８０…温度計、９０…自動車、９１…タイヤ、９３…車室内空間、９４…運転席側ドア、９５…助手席側ドア。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車の走行中に発生する騒音を抑制する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車の走行中は、自動車のタイヤから車室内空間へ振動が伝わると、広帯域の周波数成分をもった騒音が発生する。この騒音はロードノイズと呼ばれる。ロードノイズの中には、車室内空間に放射されて定在波となる耳障りなものがある。特許文献１には、車室内空間において発生する定在波を低減させる技術の開示がある。同文献に開示された技術では、車室内空間において発生する各定在波の波長の１／４の長さを持った複数個のパイプを自動車のルーフの下面に固定する（特許文献１の図１５〜図１８を参照）。この技術では、各パイプの共鳴周波数と同じ周波数を持った定在波が車室内空間において発生した場合に、パイプ内において管共鳴現象が発生し、定在波のエネルギーが失われる。よって、この技術によると、車室内空間における定在波を低減させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２２０７７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１の技術の場合、車室内空間における定在波を低減させるのに必要且つ十分なパイプの長さを車室内空間の室内形状などから求め、この長さを持ったパイプをルーフの下に固定する必要がある。例えば、４ドアセダンタイプの乗用車であれば、１６０Ｈｚ前後の定在波を発生させ易いような室内形状となっているものが多い。１６０Ｈｚの定在波をパイプの管共鳴現象によって低減させようとすると、５０センチメートル以上にも及ぶパイプを準備せねばならない。このような長尺なパイプを自動車の車室内空間に収納することは困難であり、仮に収納することができたとしても、車室内の搭乗者に圧迫感を与えてしまう。また、タイヤの空気圧等の加振条件の経時変化によって車の振動方向や振動周波数の変化があった場合、パイプでは共鳴周波数の調整ができず、車室内の定在波を低減することが困難となる。
【０００５】
本発明は、このような背景の下に案出されたものであり、空間内における大きなスペースを占有することなく、その空間内において発生する定在波を低減させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、抑圧対象の定在波の成分を含む音を収音して電気信号に変換する音響振動入力デバイスと、前記音響振動入力デバイスの出力信号における前記抑圧対象である定在波に対応した成分を選択して出力するフィードバック型コムフィルタと、前記フィードバック型コムフィルタの処理を経た電気信号を音として出力する音響振動出力デバイスとを少なくとも含む第１の閉ループを有し、前記第１の閉ループは、前記抑圧対象の定在波が前記音響振動入力デバイスから入力されるときの位相と、前記音響振動出力デバイスから出力されるときの位相の位相差をπの奇数倍にする第１の位相調整手段を含み、前記フィードバック型コムフィルタは、第２の閉ループをなし、前記第２の閉ループは、前記音響振動入力デバイスの出力信号を前記第２の閉ループ内に導入する加算部を有するとともに、前記音響振動入力デバイスを経由して前記加算部に入力される信号における前記抑圧対象の定在波と同じ周波数の成分の位相と前記第２の閉ループを介して前記加算部に帰還される信号における前記抑圧対象の定在波と同じ周波数の成分の位相との位相差をπの奇数倍にする第２の位相調整手段を含む定在波低減装置を提供する。
【０００７】
本発明によると、空間内において定在波が発生している場合は、その定在波を含む音の信号が音響振動入力デバイスからフィードバック型コムフィルタと遅延部を経由し、定在波を構成する音波に対して逆の位相を持った音波として音響振動出力デバイスから放音される。音響振動出力デバイスから出力された音波は、定在波を構成する音波と互いに打ち消し合い、定在波を低減させる。よって、空間内における大きなスペースを占有することなく、その空間内において発生する定在波を低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第１実施形態である定在波低減装置とこの装置が備え付けられた自動車の構成を示す図である。
【図２】同装置の制御部内のフィードバック型コムフィルタにおけるＬＰＦを除いたものの振幅特性Ｈを示す図である。
【図３】同装置の制御部内の加算部の入力端子と制御部の後段のＬＰＦの出力端子との間の区間の振幅特性Ｆを示す図である。
【図４】同装置の効果を確認するための測定結果である。
【図５】同装置の効果を確認するための測定結果である。
【図６】本発明の第２実施形態である定在波低減装置とこの装置が備え付けられた自動車の構成を示す図である。
【図７】本発明の第３実施形態である定在波低減装置とこの装置が備え付けられた自動車の構成を示す図である。
【図８】本発明の第４実施形態である定在波低減装置とこの装置が備え付けられた自動車の構成を示す図である。
【図９】本発明の第５実施形態である定在波低減装置とこの装置が備え付けられた自動車の構成を示す図である。
【図１０】本発明の第５実施形態である定在波低減装置によって低減する定在波を示す図である。
【図１１】本発明の他の実施形態である定在波低減装置の制御部内の加算部の入力端子と制御部の後段のＬＰＦの出力端子との間の区間の振幅特性Ｆ’を示す図である。
【図１２】本発明の他の実施形態である定在波低減装置とこの装置が備え付けられた自動車の構成を示す図である。
【図１３】本発明の他の実施形態である定在波低減装置とこの装置が備え付けられた自動車の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態について説明する。
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態である定在波低減装置１０とこの装置１０が備え付けられた自動車９０の構成を示す図である。自動車９０のタイヤ９１から車室内空間９３へ当該空間９３の固有周波数の振動が伝わった場合、車室内空間９３における対向する２つの面（図１の例では、運転席側ドア９４及び助手席側ドア９５）で反射した複数個（図１の例では、簡便のため、２個とする）の音波ＰＷが合成され、ドア間の距離Ｄの２／ｋ（ｋ＝１，２…）倍の波長λｋを持った単一周波数の定在波ＳＷｋ（ｋ次の音響モード）が発生する。
【００１０】
定在波低減装置１０は、車室内空間９３におけるｋ次の定在波ＳＷｋの腹に相当する位置であるドア９５の上部を制御点Ｐとし、定在波ＳＷｋを構成する音波ＰＷと制御点Ｐにおいて相殺し合うような音波ＣＷ（不図示）を放音することにより、定在波ＳＷｋを低減させる。
【００１１】
この定在波低減装置１０は、マイクロホン２０と、制御部２２と、スピーカ２１とを含む閉ループＬＰＯＵＴを有している。この閉ループＬＰＯＵＴにおけるマイクロホン２０は、抑圧対象である定在波ＳＷｋの成分を含む音を収音して電気信号に変換する音響振動入力デバイスとしての役割を果たす装置である。また、スピーカ２１は、制御部２２による処理を経た電気信号を音として出力する音響振動出力デバイスとしての役割を果たす装置である。スピーカ２１は、その放音面を制御点Ｐに向けた姿勢で、ドア９５の上部の位置（助手席側のアシストグリップ（不図示）の近傍の位置）に固定されている。マイクロホン２０は、スピーカ２１と同相面となるドア９５側の位置に固定されている。
【００１２】
制御部２２は、マイクロホン２０から制御部２２に入力される音信号Ｘ（ｉ）から音波ＣＷの音信号である音信号Ｚ’（ｉ）を生成し、音信号Ｚ’（ｉ）をスピーカ２１から音波ＣＷとして放音させる装置である。制御部２２は、Ａ／Ｄコンバータ６８、フィードバック型コムフィルタ３０、遅延部４１、ＬＰＦ（Low Pass Filter）４２、Ｄ／Ａコンバータ６９、及びパワーアンプ部４３を有する。
【００１３】
Ａ／Ｄコンバータ６８は、マイクロホン２０から出力されるアナログ信号をデジタル形式に変換し、このデジタル形式の音信号を信号Ｘ（ｉ）としてフィードバック型コムフィルタ３０に出力する。フィードバック型コムフィルタ３０は、加算部３１、遅延部３３、ＬＰＦ３４、及び係数乗算部３５からなる閉ループＬＰＩＮを有している。閉ループＬＰＩＮにおける加算部３１は、当該フィードバック型コムフィルタ３０の出力信号Ｙ（ｉ）を閉ループＬＰＩＮに導出する役割を果たす。また、遅延部３３は、マイクロホン２０及びＡ／Ｄコンバータ６８を経由して加算部３１に入力される信号Ｘ（ｉ）における抑圧対象の定在波ＳＷ１と同じ周波数の成分の位相と閉ループＬＰＩＮを介して加算部３１に帰還される信号における抑圧対象の定在波ＳＷ１と同じ周波数の成分の位相との位相差をπの奇数倍にする位相調整手段（第２の位相調整手段）としての役割を果たす。また、ＬＰＦ３４は、閉ループＬＰＩＮを経由して加算部３１に帰還される信号の周波数特性を調整する周波数特性調整手段としての役割を果たす。係数乗算部３５は、この周波数特性の調整を経た信号を位相反転し、フィードバックゲインを調整する役割を果たす。
【００１４】
より詳細に説明すると、閉ループＬＰＩＮにおける加算部３１は、Ａ／Ｄコンバータ６８の出力信号Ｘ（ｉ）と係数乗算部３５の出力信号Ｙ’（ｉ−ｎ）×αとを加算した信号Ｘ（ｉ）＋Ｙ’（ｉ−ｎ）×αを信号Ｘ（ｉ）における定在波ＳＷｋに対応した成分を含む信号Ｙ（ｉ）として当該フィルタ３０の後段の遅延部４１と当該フィルタ３０内の遅延部３３に出力する。遅延部３３は、加算部３１の出力信号Ｙ（ｉ）をｎサンプル遅延させた信号Ｙ（ｉ−ｎ）をＬＰＦ３４に出力する。ここで、この遅延部３３の遅延サンプル数ｎは、定在波ＳＷｋの半周期Ｔ１／２の奇数倍の時間（例えば、半周期Ｔ１／２の１倍の時間Ｔ１／２とする）を当該遅延部３３の遅延時間ＤＴ３３とし、この時間ＤＴ３３を音信号Ｘ（ｉ）のサンプリング周期Ｔｓで除算することによって得られた値である。ＬＰＦ３４は、遅延部３３の出力信号Ｙ（ｉ−ｎ）におけるカットオフ周波数ｆｃ以上の周波数成分を減衰させた信号Ｙ’（ｉ−ｎ）を係数乗算部３５に出力する。このＬＰＦ３４のカットオフ周波数ｆｃは、例えば、定在波ＳＷ１の周波数ｆｓｗ１よりも高く定在波ＳＷ２の周波数ｆｓｗ２よりも低い周波数である（ここで、ｆｓｗｋ＝ｃ／λｋ：ｃは音速（ｍ／ｓ））。係数乗算部３５は、ＬＰＦ３４の出力信号Ｙ’（ｉ−ｎ）に負の係数α（０＞α＞−１）を乗算し、この乗算結果である信号Ｙ’（ｉ−ｎ）×αを加算部３１に出力する。
【００１５】
ここで、加算部３１、遅延部３３、ＬＰＦ３４、及び係数乗算部３５からなる閉ループＬＰＩＮを信号が一巡するのに要する時間は、抑圧対象の定在波ＳＷｋのうち波長の最も長い定在波ＳＷ１の半周期Ｔ１／２であり、閉ループＬＰＩＮは信号の位相反転を行う係数乗算部３５を含んでいる。従って、定在波ＳＷ１と同一周波数の成分に着目すると、加算部３１では、Ａ／Ｄコンバータ６８経由で入力される信号Ｘ（ｉ）の定在波ＳＷ１の成分と、係数乗算部３５経由で帰還される信号Ｙ’（ｉ−ｎ）×αの定在波ＳＷ１の成分とが同相加算される。従って、フィードバック型コムフィルタ３０は、Ａ／Ｄコンバータ６８経由で入力される信号Ｘ（ｉ）のうち抑圧対象の定在波ＳＷ１の成分を選択して通過させる役割を果たす。
【００１６】
フィードバック型コムフィルタ３０の後段の遅延部４１は、抑圧対象の定在波ＳＷｋがマイクロホン２０に入力されるときの位相と、スピーカ２１から出力されるときの位相の位相差をπの奇数倍にする位相調整手段（第１の位相調整手段）としての役割を果たす装置である。この遅延部４１は、フィードバック型コムフィルタ３０の出力信号Ｙ（ｉ）をｍサンプル遅延させた信号を信号Ｚ（ｉ）としてＬＰＦ４２に出力する。ここで、閉ループＬＰＯＵＴでは、スピーカ２１、スピーカ２１とマイクロホン２０との間の気導経路、マイクロホン２０、Ａ／Ｄコンバータ６８、フィードバック型コムフィルタ３０、遅延部４１、ＬＰＦ４２、係数乗算部９９、Ｄ／Ａコンバータ６９、パワーアンプ部４３の各々において信号の伝送遅延が発生する。遅延部４１の遅延サンプル数ｍは、閉ループＬＰＯＵＴにおける信号の伝送遅延の総計と抑圧対象の定在波ＳＷ１の半周期Ｔ１／２の奇数倍の時間（例えば、半周期Ｔ１／２の１倍の時間Ｔ１／２とする）との差を当該遅延部４１の遅延時間ＤＴ４１とし、この時間ＤＴ４１を信号Ｘ（ｉ）のサンプリング周期Ｔｓで除算することによって得られた値である。
【００１７】
ＬＰＦ４２は、閉ループＬＰＯＵＴを介して制御点Ｐに帰還される信号の周波数特性を調整する周波数特性調整手段としての役割を果たす。このＬＰＦ４２は、遅延部４１の出力信号Ｚ（ｉ）におけるカットオフ周波数ｆｃ（周波数ｆｓｗ１よりも高くｆｓｗ２よりも低い周波数ｆｃ）以上の周波数成分を減衰させた信号Ｚ’（ｉ）を係数乗算部９９に出力する。係数乗算部９９は、ＬＰＦ４２の出力信号Ｚ’（ｉ）に正の係数β（０＜β＜１）を乗算し、この乗算結果である信号Ｚ’（ｉ）×βをＤ／Ａコンバータ６９に出力する。この信号Ｚ’（ｉ）×βは、Ｄ／Ａコンバータ６９によるアナログ信号への変換とパワーアンプ部４３による増幅とを経た後、スピーカ２１から音波ＣＷとして出力される。
【００１８】
以上が、定在波低減装置１０の構成の詳細である。この定在波低減装置１０の動作中に車室内空間９３において定在波ＳＷｋが励起された場合、その定在波ＳＷｋのものと同じ単一周波数の成分を含み且つ定在波ＳＷｋを構成する音波ＰＷと逆の位相を持った音波ＣＷがスピーカ２１から制御点Ｐに向けて放音される。その理由は次の通りである。
【００１９】
図２は、基本的な構成のフィードバック型コムフィルタ（図１に示すフィードバック型コムフィルタ３０からＬＰＦ３４を除去した構成のコムフィルタ）の振幅特性Ｈを示す図である。α＜０である場合における振幅特性Ｈは、抑圧対象である定在波ＳＷ１の周波数ｆＳＷ１とその奇数倍に急峻なピーク（極大）を有している。これは、フィードバック型コムフィルタ３０では、抑圧対象である定在波ＳＷ１がＡ／Ｄコンバータ６８を介して加算部３１に入力されるときの位相と、閉ループＬＰＩＮの係数乗算器３５から加算部３１に帰還されるときの位相との間にπの奇数倍の位相差が生じ、加算部３１においてＡ／Ｄコンバータ６８経由の定在波の成分と係数乗算部３５経由の定在波の成分が同相加算されるからである。また、上述したように、この定在波低減装置１０では、抑圧対象の定在波ＳＷｋがマイクロホン２０に入力されるときの位相と、スピーカ２１から出力されるときの位相との間にπの奇数倍の位相差が発生する。従って、車室内空間９３において減衰対象である１次の定在波ＳＷ１が励起された場合、この定在波ＳＷ１のものと同じ単一周波数ｆＳＷ１の成分を持った音波（図４参照）が、定在波ＳＷ１を構成する音波ＰＷと逆の位相を持った音波ＣＷとして放音される。
【００２０】
以上説明した本実施形態は、次の効果を有する。
第１に、本実施形態では、定在波ＳＷｋが励起された場合、制御点Ｐにおける音の音信号Ｘ（ｉ）が、Ａ／Ｄコンバータ６８→フィードバック型コムフィルタ３０→遅延部４１→ＬＰＦ４２→係数乗算部９９→Ｄ／Ａコンバータ６９→パワーアンプ部４３を経由し、定在波ＳＷｋを構成する音波ＰＷと逆の位相を持った音波ＣＷとして制御点Ｐに帰還される。これにより、制御点Ｐにおいて音波ＰＷと音波ＣＷとが相殺し合い、定在波ＳＷｋが低減される。また、音信号Ｘ（ｉ）に定在波ＳＷｋ以外の音の成分（例えば、オーディオ機器のオーディオ音声の成分）が含まれていたとしても、その成分はフィードバック型コムフィルタ３０において減衰され、車室内空間９３に帰還されることがない。このため、オーディオ機器のオーディオ音声などが閉ループＬＰＯＵＴを循環してハウリングが発生したり、オーディオ音声などの音質に悪影響が及んだりすることもない。従って、本実施形態によると、ハウリングの発生や車室内空間９３におけるオーディオ音声などの音質への悪影響を回避しつつ、定在波ＳＷｋを低減させることができる。
【００２１】
第２に、本実施形態では、制御部２２内における遅延部３３の後段及び遅延部４１の後段にＬＰＦ３４及び４２が介挿されており、このＬＰＦ３４及び４２によって信号Ｚ’（ｉ）の高次成分は低減される。なお、定在波ＳＷ１の周波数が高く全体の系の遅延が定在波ＳＷ１の半周期Ｔ１／２よりも大きくなった場合は、定在波ＳＷ１の１周期分の時間Ｔ１だけ遅延させて逆相にしたものを信号Ｚ’（ｉ）としてもよい。また、アナログ遅延素子とアナログフィルタを用いればアナログ回路による定在波低減装置にすることもできる。
【００２２】
第３に、本実施形態では、ＬＰＦ４２とＤ／Ａコンバータ６９の間に係数乗算部９９が介挿されている。この係数乗算部９９の係数βが１に近くなると音波ＣＷの振幅は大きくなり、係数βが０に近くなると音波ＣＷの振幅は小さくなる。よって、本実施形態によると、係数βを最適値に設定することにより、音波ＣＷが閉ループＬＰＯＵＴを循環してハウリングが発生する、という事態の発生を防止することができる。
【００２３】
ここで、本願発明者は、本実施形態の効果を確認するため、以下のような検証を行った。まず、本願発明者は、４ドアセダンタイプの自動車の車室内空間に定在波低減装置１０を設けた場合と設けない場合の各々について、車室内空間に周波数ｆＳＷ１の音波を放射して助手席側ドア及び運転席側ドア間の各点の音圧分布を計測した。図４は、この計測結果を示すグラフである。図４のグラフの横軸は、助手席側ドアと運転席側ドアの間の各点における助手席側ドアからの距離である。また、縦軸は、各点における音圧レベル（エネルギー）である。図４に示すように、定在波低減装置１０を設けた場合と設けない場合の何れについても、助手席側ドアと運転席側ドアの間の中心から両ドアに近づくに従ってレベルが大きくなっている。これは、１次の定在波ＳＷ１（両ドア間の距離の２倍の波長を持った定在波ＳＷ１）が発生しているためである。しかし、定在波低減装置１０を設けた場合と設けない場合の各々における各点のレベルを比較すると、前者の各点のレベルの方が後者の各点のレベルよりも低くなっている。
【００２４】
また、本願発明者は、４ドアセダンタイプの自動車の車室内空間に定在波低減装置１０を設けない場合と設けた場合の各々について、運転席のヘッドレスト付近の位置を測定点とし、広帯域の成分を含むテスト音を放射して測定点のパワースペクトルを測定した。図５は、この測定結果である１／３オクターブ振幅特性を人間の聴覚特性に応じて補正したＡ特性である。ここで、自動車の車室内空間において発生する定在波ＳＷｋの周波数ｆＳＷｋは、その車室内空間の形状に依存する。４ドアセダンタイプの自動車における１次の定在波ＳＷ１の周波数ｆＳＷ１は１６０Ｈｚ前後である。図５の波形図では、定在波低減装置１０を設けない場合と設けた場合とでこの１６０ＨｚのＡ特性音圧に顕著な相違が現れている。すなわち、定在波低減装置１０を設けない場合における１６０ＨｚのＡ特性音圧は６７ｄＢであるのに対し、定在波低減装置１０を設けた場合における１６０ＨｚのＡ特性音圧は６２ｄＢである。
【００２５】
以上の検証の結果から、本実施形態である定在波低減装置１０を自動車９０の車室内空間９３に備え付けることにより、抑圧対象である定在波ＳＷ１を低減させることができることが分かる。
【００２６】
＜第２実施形態＞
図６は、本発明の第２実施形態である定在波低減装置１０’とこの装置１０’が備え付けられた自動車９０の構成を示す図である。この定在波低減装置１０’は、第１の位相調整手段として機能する遅延部４１’及び係数乗算部９９’を閉ループＬＰＯＵＴ内に含んでおり、第２の位相調整手段としての機能する遅延部３３及び係数乗算部３５を閉ループＬＰＩＮ内に含んでいる。
【００２７】
より詳細に説明すると、この定在波低減装置１０’では、フィードバック型コムフィルタ３０内の加算部３１は、Ａ／Ｄコンバータ６８の出力信号Ｘ（ｉ）と係数乗算部３５の出力信号Ｙ’（ｉ−ｎ）を加算し、この加算結果を信号Ｙ（ｉ）として当該フィルタ３０の後段の遅延部４１’と当該フィルタ３０内の遅延部３３に出力する。遅延部３３は、加算部３１の出力信号Ｙ（ｉ）にｎサンプルの遅延（時間ＤＴ３３の遅延）を与えた信号Ｙ（ｉ−ｎ）をＬＰＦ３４に出力する。ＬＰＦ３４は、遅延部３３の出力信号Ｙ（ｉ−ｎ）におけるカットオフ周波数ｆｃ以上の周波数成分を減衰させた信号Ｙ’（ｉ−ｎ）を係数乗算部３５に出力する。係数乗算部３５は、ＬＰＦ３４の出力信号Ｙ’（ｉ−ｎ）に負の係数α（０＞α＞−１）を乗算し、この乗算結果である信号Ｙ’（ｉ−ｎ）×αを加算部３１に出力する。
【００２８】
また、この定在波低減装置１０’では、フィードバック型コムフィルタ３０の後段の遅延部４１’は、フィードバック型コムフィルタ３０の出力信号Ｙ（ｉ）をｍ’サンプル遅延させた信号を信号Ｚ（ｉ）としてＬＰＦ４２に出力する。遅延部４１’の遅延サンプル数ｍ’は、閉ループＬＰＯＵＴにおける信号の伝送遅延の総計（スピーカ２１、スピーカ２１とマイクロホン２０との間の気導経路、マイクロホン２０、Ａ／Ｄコンバータ６８、フィードバック型コムフィルタ３０、遅延部４１’、ＬＰＦ４２、係数乗算部９９’、Ｄ／Ａコンバータ６９、パワーアンプ部４３の各々における信号の伝送遅延の総計）と抑圧対象の定在波ＳＷ１の１周期Ｔ１の整数倍の時間（例えば、１周期Ｔ１の１倍の時間Ｔ１とする）との差を当該遅延部４１’の遅延時間ＤＴ４１’とし、この時間ＤＴ４１’を信号Ｘ（ｉ）のサンプリング周期Ｔｓで除算することによって得られた値である。係数乗算部９９’は、遅延部４１’の出力信号Ｚ’（ｉ）に負の係数β’（−１＜β’＜０）を乗算することによって信号Ｚ’（ｉ）を位相反転し、この位相反転した信号Ｚ’（ｉ）×β’をＤ／Ａコンバータ６９に出力する。
【００２９】
本実施形態によっても、定在波ＳＷｋを構成する音波ＰＷと逆の位相を持った音波ＣＷが制御点Ｐに帰還される。よって、第１実施形態と同様に、ハウリングの発生や車室内空間９３におけるオーディオ音声などの音質への悪影響を回避しつつ、定在波ＳＷｋを低減させることができる。
【００３０】
＜第３実施形態＞
図７は、本発明の第３実施形態である定在波低減装置１０Ａとこの装置１０Ａが備え付けられた自動車９０の構成を示す図である。この定在波低減装置１０Ａは、第１の位相調整手段として機能する遅延部４１及び係数乗算部９９を閉ループＬＰＯＵＴ内に含んでおり、第２の位相調整手段として機能する遅延部４１、３３Ａ、及び係数乗算部３５を閉ループＬＰＩＮ内に含んでいる。つまり、この定在波低減装置１０Ａでは、フィードバック型コムフィルタ３０Ａ内の遅延部４１が第１の位相調整手段としての役割と第２の位相調整手段としての役割の２つの役割を果たす。
【００３１】
より詳細に説明すると、この定在波低減装置１０Ａでは、フィードバック型コムフィルタ３０Ａ内の加算部３１は、Ａ／Ｄコンバータ６８の出力信号Ｘ（ｉ）と係数乗算部３５の出力信号Ｙ’（ｉ−ｎ）×αとを加算した信号Ｙ（ｉ）＝Ｘ（ｉ）＋Ｙ’（ｉ−ｎ）×αをＬＰＦ３２に出力する。ＬＰＦ３２は、加算部３１の出力信号Ｙ（ｉ）におけるカットオフ周波数ｆｃ以上の周波数成分を減衰させた信号Ｙ’（ｉ）を遅延部４１に出力する。遅延部４１は、ＬＰＦ３２の出力信号Ｙ’（ｉ）にｍサンプルの遅延（時間ＤＴ４１の遅延）を与えた信号を信号Ｘ（ｉ）における定在波ＳＷｋに対応した成分を含む信号Ｙ’（ｉ−ｍ）として当該フィルタ３０Ａの後段の係数乗算部９９と当該フィルタ３０Ａ内の遅延部３３Ａに出力する。
【００３２】
遅延部３３Ａは、遅延部４１の出力信号Ｙ’（ｉ−ｍ）を（ｎ−ｍ）サンプル遅延させた信号Ｙ’（ｉ−ｎ）を係数乗算部３５に出力する。ここで、この遅延部３３Ａの遅延サンプル数（ｎ−ｍ）は、抑圧対象の定在波ＳＷ１の半周期Ｔ１／２の奇数倍の時間（例えば、半周期Ｔ１／２の１倍の時間Ｔ１／２とする）と遅延部４１の遅延時間ＤＴ４１との差を当該遅延部３３Ａの遅延時間ＤＴ３３Ａとし、この時間ＤＴ３３Ａを信号Ｘ（ｉ）のサンプリング周期Ｔｓで除算することによって得られた値である。係数乗算部３５は、遅延部３３Ａの出力信号Ｙ’（ｉ−ｎ）に負の係数α（０＞α＞−１）を乗算し、この乗算結果である信号Ｙ’（ｉ−ｎ）×αを加算部３１に出力する。
【００３３】
また、この定在波低減装置１０Ａでは、フィードバック型コムフィルタ３０Ａの後段の係数乗算部９９は、遅延部４１の出力信号Ｙ’（ｉ−ｍ）に正の係数β（０＜β＜１）を乗算し、この乗算結果である信号Ｙ’（ｉ−ｍ）×βをＤ／Ａコンバータ６９に出力する。
【００３４】
本実施形態である定在波低減装置１０Ａにおける加算部３１の入力端子から遅延部４１の出力端子までの間の区間の振幅特性は、定在波低減装置１０における加算部３１の入力端子からＬＰＦ４２の出力端子までの間の区間の振幅特性Ｆ（図３）と同じになる。よって、本実施形態によると、第１実施形態のものよりも回路構成を簡略化でき、ユニットを小型にすることが可能になる。さらに、ハウリングの発生や車室内空間９３におけるオーディオ音声などの音質への悪影響を回避しつつ、定在波ＳＷｋを低減させることができる。
【００３５】
＜第４実施形態＞
図８は、本発明の第４実施形態である定在波低減装置１０Ａ’とこの装置１０Ａ’が備え付けられた自動車９０の構成を示す図である。この定在波低減装置１０Ａ’は、第１の位相調整手段として機能する遅延部４１’及び係数乗算部９９’を閉ループＬＰＯＵＴ内に含んでおり、第２の位相調整手段として機能する遅延部４１’、３３Ａ’、及び係数乗算部３５を閉ループＬＰＩＮ内に含んでいる。つまり、この定在波低減装置１０Ａ’においても定在波低減装置１０Ａ（第３実施形態）と同様に、フィードバック型コムフィルタ３０Ａ’内の遅延部４１’が第１の位相調整手段としての役割と第２の位相調整手段としての役割の２つの役割を果たす。
【００３６】
より詳細に説明すると、この定在波低減装置１０Ａ’では、フィードバック型コムフィルタ３０Ａ’内の加算部３１は、Ａ／Ｄコンバータ６８の出力信号Ｘ（ｉ）と係数乗算部３５の出力信号Ｙ’（ｉ−ｎ）×αとを加算した信号Ｙ（ｉ）＝Ｘ（ｉ）＋Ｙ’（ｉ−ｎ）×αをＬＰＦ３２に出力する。ＬＰＦ３２は、加算部３１の出力信号Ｙ（ｉ）におけるカットオフ周波数ｆｃ以上の周波数成分を減衰させた信号Ｙ’（ｉ）を遅延部４１’に出力する。遅延部４１’は、ＬＰＦ３２の出力信号Ｙ’（ｉ）にｍ’サンプルの遅延（時間ＤＴ４１’の遅延）を与え、このｍ’サンプルの遅延を与えた信号を信号Ｘ（ｉ）における定在波ＳＷｋに対応した成分を含む信号Ｙ’（ｉ−ｍ’）として当該フィルタ３０Ａ’の後段の係数乗算部９９’と当該フィルタ３０Ａ’内の遅延部３３Ａ’に出力する。
【００３７】
遅延部３３Ａ’は、遅延部４１’の出力信号Ｙ’（ｉ−ｍ’）を（ｎ−ｍ’）サンプル遅延させた信号Ｙ’（ｉ−ｎ）を係数乗算部３５に出力する。ここで、この遅延部３３Ａ’の遅延サンプル数（ｎ−ｍ’）は、抑圧対象の定在波ＳＷ１の半周期Ｔ１／２の奇数倍の時間（例えば、半周期Ｔ１／２の１倍の時間Ｔ１／２とする）と遅延部４１’の遅延時間ＤＴ４１’との差を当該遅延部３３Ａ’の遅延時間ＤＴ３３Ａ’とし、この時間ＤＴ３３Ａ’を信号Ｘ（ｉ）のサンプリング周期Ｔｓで除算することによって得られた値である。係数乗算部３５は、遅延部３３Ａ’の出力信号Ｙ’（ｉ−ｎ）に負の係数α（０＞α＞−１）を乗算し、この乗算結果である信号Ｙ’（ｉ−ｎ）×αを加算部３１に出力する。
【００３８】
また、この定在波低減装置１０Ａ’では、フィードバック型コムフィルタ３０Ａ’の後段の係数乗算部９９’は、遅延部４１’の出力信号Ｙ’（ｉ−ｍ’）に負の係数β’（−１＜β’＜０）を乗算することによって信号Ｙ’（ｉ−ｍ’）を位相反転し、この位相反転した信号Ｙ’（ｉ−ｍ’）×β’をＤ／Ａコンバータ６９に出力する。本実施形態によっても、第３実施形態と同様の効果を奏することができる。
【００３９】
＜第５実施形態＞
図９は、本発明の第５実施形態である定在波低減装置１０Ｂとこの装置１０Ｂが備え付けられた自動車９０の構成を示す図である。この定在波低減装置１０Ｂでは、Ａ／Ｄコンバータ６８及びＤ／Ａコンバータ６９間に６つの制御部２２Ｂ−ｕ（ｕ＝１〜６）が並列に介挿されている。各制御部２２Ｂ−ｕ内では、フィードバック型コムフィルタ３０−ｕ、遅延部４１−ｕ、及びＬＰＦ４２−ｕが直列に接続されている。
【００４０】
図９において、制御部２２Ｂ−１は、車室内空間９３におけるドア９４及び９５間を往復する音波ＰＷが合成されてできる定在波ＳＷｋ１（ドア９４及び９５間の真中に節ＮＤを有する軸波：図１０（Ａ）参照）を低減させるためのものである。制御部２２Ｂ−２は、車室内空間９３におけるフロンドガラス９８及びリアガラス（不図示）間を往復する音波ＰＷが合成されてできる定在波ＳＷｋ２（フロントガラス９８及びリアガラス間の真中に節ＮＤを有する軸波：図１０（Ｂ）参照）を低減させるためのものである。制御部２２Ｂ−３は、車室内空間９３における天井９７及び床（不図示）間を往復する音波ＰＷが合成されてできる定在波ＳＷｋ３（天井９７及び床間の真中に節ＮＤを有する軸波：図１０（Ｃ）参照）を低減させるためのものである。そして、制御部２２Ｂ−４，２２Ｂ−５，２２Ｂ−６は、車室内空間９３における各面に対して斜めに入射する音波ＰＷが合成されてできる定在波ＳＷｋ４，ＳＷｋ５，及びＳＷｋ６を各々低減させるためのものである。各制御部２２Ｂ−ｕにおけるフィードバック型コムフィルタ３０−ｕ内の遅延部３３−ｕと同フィルタ３０−ｕの後段の遅延部４１−ｕには、各制御部２２Ｂ−ｕにより低減させる定在波ＳＷｕの波長λｕに応じた個別の遅延サンプル数ｍ及びｎが各々設定されている。
【００４１】
本実施形態によると、車室内空間９３において発生する左右方向の定在波ＳＷｋ１（ｋ＝１，２…）、前後方向の定在波ＳＷｋ２（ｋ＝１，２…），上下方向の定在波ＳＷｋ３（ｋ＝１，２…）や、斜め方向の定在波ＳＷｋ４（ｋ＝１，２…），ＳＷｋ５（ｋ＝１，２…），ＳＷｋ６（ｋ＝１，２…）を低減させることができる。さらに、制御部２２Ｂ−ｕの数を増やすことにより、異なる方向の定在波ＳＷｋｕ（ｋ＝１，２…）が複合された定在波の低減も可能である
【００４２】
以上、この発明の第１〜第５実施形態について説明したが、この発明には他にも実施形態があり得る。例えば、以下の通りである。
（１）上記第１乃至第５実施形態では、自動車９０の車室内空間９３における助手席側のドア９５の上部にマイクロホン２０及びスピーカ２１を設けた。しかし、運転席側のドア９４の上部にマイクロホン２０及びスピーカ２１を設けてもよい。また、車室内空間９３における別の位置（例えば、運転席側のアシストグリップ、ヘッドレスト、Ａピラー、Ｂピラー、Ｃピラー、運転席の足元、助手席の足元、ドアトリム、座席下部、ヒールキックなど）にマイクロホン２０及びスピーカ２１を設けてもよい。
【００４３】
（２）上記第１及び第２実施形態では、フィードバック型コムフィルタ３０内の閉ループＬＰＩＮにおける遅延部３３と係数乗算部３５の間、及び閉ループＬＰＯＵＴにおける遅延部４１と係数乗算部９９の間にＬＰＦ３４及び４２が介挿されていた。また、第３及び第４実施形態では、閉ループＬＰＩＮにおける加算部３１と遅延部４１の間にＬＰＦ３２が介挿されていた。しかし、閉ループＬＰＩＮにおける別の位置（例えば、加算部３１と遅延部３３の間や、係数乗算部３５と加算部３１の間）にＬＰＦを介挿してもよいし、閉ループＬＰＯＵＴにおける別の位置（例えば、Ａ／Ｄコンバータ６８とフィードバック型コムフィルタ３０の間、フィードバック型コムフィルタ３０と遅延部４１の間、遅延部４１と係数乗算部９９の間、係数乗算部９９とＤ／Ａコンバータ６９の間）にＬＰＦを介挿してもよい。
【００４４】
また、ＬＰＦの個数を３つ以上にしてもよい。例えば、第１及び第２実施形態におけるフィードバック型コムフィルタ３０内の閉ループＬＰＩＮにおける加算部３１の後段にＬＰＦを追加してもよい。この構成では、フィードバック型コムフィルタ３０内の閉ループＬＰＩＮにおける加算部３１の後段、遅延部３３の後段、及び遅延部４１の後段に３つのＬＰＦが挿入されることになる。よって、振幅特性Ｆ（図３）における周波数ｆｃより高域の減衰量をより大きくすることができる。また、第３（第４）実施形態において、フィードバック型コムフィルタ３０Ａ内における遅延部３３Ａ（３３Ａ’）の後段、及びフィードバック型コムフィルタ３０Ａ（３０Ａ’）の後段にＬＰＦを追加してもよい。この構成で、フィードバック型コムフィルタ３０Ａ（３０Ａ’）内における加算部３１の後段、遅延部３３Ａ（３３Ａ’）の後段、及び遅延部４１の後段に３つのＬＰＦが挿入されることになる。よって、振幅特性Ｆ（図３）における周波数ｆｃより高域の減衰量をより大きくすることができる。
【００４５】
（３）上記第１実施形態において、遅延部３３の後段のＬＰＦ３４を除去し、フィードバック型コムフィルタ３０の後段のＬＰＦ４２のみを残す構成としてもよい。図１１に示すように、この構成におけるフィードバック型コムフィルタ３０内の加算部３１の入力端子から遅延部４１の出力端子までの間の区間の振幅特性Ｆ’は、周波数ｆｃより高域における各ピークの周波数が各々の高域側及び低域側のボトムとのゲイン比を保ちつつ徐々に低下していくものになる。この構成によっても、ハウリングの発生や車室内空間９３におけるオーディオ音声などの音質への悪影響を回避しつつ、定在波ＳＷｋを低減させることができる。
【００４６】
（４）上記第１乃至第５実施形態において、フィードバック型コムフィルタにおける伝達関数のピークの周波数（フィードバック型コムフィルタ３０内の遅延部３３の遅延サンプル数ｎ）を調整する周波数調整手段を設けてもよい。自動車９０の車室内空間９３の定在波ＳＷｋはその空間９３における対向する面間の距離Ｄの２／ｋ（ｋ＝１，２…）倍の波長λｋ（ｋ＝１，２…）を持った音波ＰＷが合成されてできるものであるから、基本的には、定在波ＳＷｋの周波数ｆＳＷｋは車室内空間９３の形状に依存する。しかし、車室内空間９３に放射される音の加振源であるタイヤ９１を異なる寸法のものに取り換えた場合や空間９３の内外の温度が変化した場合には、その影響を受けて周波数ｆＳＷｋが低域側または高域側に僅かに変化し得る。本実施形態によると、車室内空間９３における定在波ＳＷｋの周波数ｆＳＷｋが変化する場合でも、定在波ＳＷｋを低減させることができる。
【００４７】
また、この場合において、自動車９０が走行を開始する度に、走行開始後の所定時間（例えば、１分）の間に発生するｋ次の定在波ＳＷｋの周波数ｆＳＷｋを検出し、この周波数ｆＳＷｋとフィードバック型コムフィルタ３０における伝達関数のピークの周波数とが一致するように遅延部３３の遅延サンプル数ｎを自動調整してもよい。自動車９０の車室内空間９３における定在波ＳＷｋは車速には依存しないため、自動車９０の走行開始時の定在波ＳＷｋの周波数ｆＳＷｋがその後の走行中に大きく変化することは無い。よって、本実施形態によると、適応制御などの複雑な処理を要することなく、自動車９０の車室内空間９３の定在波ＳＷｋの周波数ｆＳＷｋを捕捉し、周波数ｆＳＷｋの成分を効率的に低減させることができる。
【００４８】
（５）上記第１乃至第５実施形態において、音響振動入力デバイスであるマイクロホン２０の出力信号から車室内空間９３内における定在波ＳＷｋの周期を推定する推定手段を具備し、第１の位相調整手段である遅延部４１による位相の調整量をこの推定部が推定した周期に基づいて決定するようにしてもよい。この実施形態は、以下に示す第１及び第２の構成により実現できる。
【００４９】
図１２は、本実施形態の第１の変形例である定在波低減装置１０Ｃとこの装置１０Ｃが備え付けられた自動車９０の構成を示す図である。この定在波低減装置１０Ｃは、推定部７９を有している。推定部７９は、次のような処理を行う。推定部７９は、マイクロホン２０が車室内空間９３内において収音した音の音信号Ｘ（ｉ）にＦＦＴ（Fast Fourie Transform）を施す。推定部７９は、このＦＦＴにより得られたパワースペクトルにおける優勢な周波数を車室内空間９３内における１次の定在波ＳＷ１の周波数ｆ１とする。そして、推定部７９は、この周波数ｆ１で１（秒）を除算した値を車室内空間９３における定在波ＳＷ１の周期の推定値Ｔ１’とし、この推定値Ｔ１’を示す信号を遅延部４１と遅延部３３に供給する。遅延部４１は、推定部７９から推定値Ｔ１’を示す信号が供給されると、この推定値Ｔ１’の１／２の時間Ｔ１’／２（すなわち、定在波ＳＷ１の半周期分の時間）と閉ループＬＰＯＵＴにおける信号の伝送遅延の総計との差を当該遅延部４１の最適遅延時間ＤＴＯＰＴ４１とし、この時間ＤＴＯＰＴ４１をサンプリング周期Ｔｓで除算することによって得られた値となるように当該遅延部４１の遅延サンプル数ｍを更新する。遅延部３３は、推定値Ｔ１’の１／２の時間Ｔ１’／２を当該遅延部３３の最適遅延時間ＤＴＯＰＴ３３とし、この時間ＤＴＯＰＴ３３をサンプリング周期Ｔｓで除算することによって得られた値となるように当該遅延部３３の遅延サンプル数ｎを更新する。
【００５０】
図１３は、本実施形態の第２の変形例である定在波低減装置１０Ｄとこの装置１０Ｄが備え付けられた自動車９０の構成を示す図である。この定在波低減装置１０Ｄは、温度計８０と推定部７９を有している。温度計８０は、車室内空間９３に設置される。推定部７９は、次のような処理を行う。推定部７９は、温度計８０が測定した温度からその測定時点における車室内空間９３内の音の伝搬速度Ｃを求める。推定部７９は、車室内空間９３のドア間の距離Ｄの２倍の長さを１次の定在波ＳＷ１の波長λ１とする。推定部７９は、音の伝搬速度Ｃでこの波長λ１を除算した値を定在波ＳＷ１の周期の推定値Ｔ１’とし、この推定値Ｔ１’を示す信号を遅延部４１と遅延部３３に供給する。遅延部４１は、推定部７９から推定値Ｔ１を示す信号が供給されると、この推定値Ｔ１’の１／２の時間Ｔ１’／２（すなわち、定在波ＳＷ１の半周期分の時間）と閉ループＬＰＯＵＴにおける信号の伝送遅延の総計との差を当該遅延部４１の最適遅延時間ＤＴＯＰＴ４１とし、この時間ＤＴＯＰＴ４１をサンプリング周期Ｔｓで除算することによって得られた値となるように当該遅延部４１の最新の遅延サンプル数ｍを更新する。遅延部３３は、推定値Ｔ１’の１／２の時間Ｔ１’／２を当該遅延部３３の最適遅延時間ＤＴＯＰＴ３３とし、この時間ＤＴＯＰＴ３３をサンプリング周期Ｔｓで除算することによって得られた値となるように当該遅延部３３の遅延サンプル数ｎを更新する。
【００５１】
（６）上記第１，第３、及び第５実施形態における遅延部４１は、閉ループＬＰＯＵＴを信号が一巡するのに要する時間が車室内空間９３における定在波ＳＷｋの半周期の１倍の時間Ｔｋ／２となるようにフィードバック型コムフィルタ３０の出力信号Ｙ（ｉ）の位相を調整した。しかし、閉ループＬＰＯＵＴを信号が一巡するのに要する時間が車室内空間９３における定在波ＳＷｋの半周期の１倍以外の奇数倍の時間（例えば、定在波ＳＷｋの半周期の３倍の時間３Ｔｋ／２や定在波ＳＷｋの半周期の５倍の時間５Ｔｋ／２）となるようにフィードバック型コムフィルタ３０の出力信号Ｙ（ｉ）の位相を調整してもよい。
【００５２】
（７）上記第２及び第４実施形態における遅延部４１は、閉ループＬＰＯＵＴを信号が一巡するのに要する時間が車室内空間９３における定在波ＳＷｋの周期の１倍の時間Ｔｋとなるようにフィードバック型コムフィルタ３０の出力信号Ｙ（ｉ）の位相を調整し、位相の調整を経た信号Ｙ（ｉ）を位相反転させてからスピーカ２１に供給した。しかし、閉ループＬＰＯＵＴを信号が一巡するのに要する時間が車室内空間９３における定在波ＳＷｋの１周期の１倍以外の整数倍の時間（例えば、定在波ＳＷｋの１周期の２倍の時間２Ｔｋや定在波ＳＷｋの１周期の３倍の時間３Ｔｋ）となるようにフィードバック型コムフィルタ３０の出力信号Ｙ（ｉ）の位相を調整し、位相の調整を経た信号Ｙ（ｉ）を位相反転させてからスピーカ２１に供給してもよい。
【００５３】
（８）上記第１乃至第３実施形態は、自動車の車室内空間９３における定在波ＳＷｋを低減させる装置として本発明を適用したものであった。しかし、本発明を別の用途に適用してもよい。例えば、スピーカエンクロージャ内における不要共振を吸収する役割を果たしている多孔質材に代えて、本発明である定在波低減装置を利用してもよい。この実施形態では、スピーカエンクロージャ内の寸法により決まるｋ次の定在波ＳＷｋの腹の位置に、マイクロホンとスピーカとを設置する。そして、定在波低減装置１０により、マイクロホンが収音した音の音信号Ｘ（ｉ）から音信号Ｚ’（ｉ）を生成し、音信号Ｚ’（ｉ）を、定在波ＳＷｋを低減させる音波ＣＷとしてスピーカから出力させる。この実施形態は、少なくとも一対の面に囲まれた空間（例えば、輸送機、車、船、飛行機、鉄道、宇宙ステーション、会議室、防音室、カラオケＢＯＸ、音響機能付き風呂、スピーカＢＯＸ、電子ピアノ、パソコン、家電における筐体の中の空間や、家屋の屋根と地面に面した空間、床と壁に面した廊下の空間など）における定在波ＳＷｋの抑圧への適用が可能である。
【００５４】
また、電子鍵盤楽器の筐体内におけるビリツキと呼ばれる不要振動の発生を防止する技術的手段として本発明を利用してもよい。この実施形態では、電子鍵盤楽器の筐体の寸法により決まるｋ次の定在波ＳＷｋの腹の位置に、マイクロホンとスピーカとを設定する。そして、定在波低減装置１０により、マイクロホンが収音した音の音信号Ｘ（ｉ）から音信号Ｚ’（ｉ）を生成し、音信号Ｚ’（ｉ）をスピーカ２１から音波ＣＷとして出力させる。
【００５５】
また、アコースティックギターにおける異常音の発生を防止する技術的手段として本発明を適用してもよい。アコースティックギターでは、弦の発弦によって特定の周波数の音が発生すると、この音に応じて胴部内の空間で定在波ＳＷｋが発生し、ウルフトーンと呼ばれる異常音が発生することがある。この実施形態では、この異常音の原因となる定在波ＳＷｋを低減させるべく、胴部内の空間の形状及び寸法により決まるｋ次の定在波ＳＷｋの腹の位置に、マイクロホンとスピーカとを設定する。そして、定在波低減装置１０により、マイクロホンが収音した音の音信号Ｘ（ｉ）から音信号Ｚ’（ｉ）を生成し、音信号Ｚ’（ｉ）をスピーカから音波ＣＷとして出力させる。
【００５６】
（９）上記第１乃至第５実施形態において、周波数特性調整手段であるＬＰＦ３２，３４，４２を、定在波ＳＷｋを通過させる通過帯域を持った別の種類のフィルタ（例えば、ＨＰＦ（High Pass
Filter）、ＢＰＦ（Band Pass Filter）、ローシェエルビングフィルタ、ハイシャルビングフィルタ、ピーキングフィルタ，ディッピングフィルタや、これらを組み合わせたフィルタ、及びこれらとＬＰＦを組み合わせたフィルタ）により置き換えてもよい。
【００５７】
（１０）上記第１、第２、及び第５実施形態では、ＬＰＦ４２とＤ／Ａコンバータ６９の間に係数乗算部９９が介挿されていた。また、第３及び第４実施形態では、フィードバック型コムフィルタ３０ＡとＤ／Ａコンバータ６９の間に係数乗算部９９が介挿されていた。しかし、閉ループＬＰＯＵＴにおける別の位置（例えば、定在波低減装置１０，１０’におけるＡ／Ｄコンバータ６８とフィードバック型コムフィルタ３０の間、フィードバック型コムフィルタ３０と遅延部４１の間、遅延部４１とＬＰＦ４２の間、定在波低減装置１０Ａ，１０Ａ'におけるＡ／Ｄコンバータ６８とフィードバック型コムフィルタ３０の間など）に係数乗算部９９を介挿してもよい。
【００５８】
（１１）上記第１、第２、及び第５実施形態では、Ａ／Ｄコンバータ６８とＤ／Ａコンバータ６９の間に、フィードバック型コムフィルタ３０、遅延部４１、ＬＰＦ４２、及び係数乗算部９９がこの順に配列されていた。しかし、これら各部の配列を、フィードバック型コムフィルタ３０→遅延部４１→ＬＰＦ４２→係数乗算部９９や、フィードバック型コムフィルタ３０→遅延部４１→係数乗算部９９→ＬＰＦ４２や、フィードバック型コムフィルタ３０→ＬＰＦ４２→係数乗算部９９→遅延部４１や、フィードバック型コムフィルタ３０→ＬＰＦ４２→遅延部４１→係数乗算部９９や、フィードバック型コムフィルタ３０→係数乗算部９９→ＬＰＦ４２→遅延部４１や、フィードバック型コムフィルタ３０→係数乗算部９９→遅延部４１→ＬＰＦ４２などに変更してもよい。また、遅延部４１、ＬＰＦ４２、及び係数乗算部９９をフィードバック型コムフィルタ３０の前段に配置してもよい。
【００５９】
（１２）上記第３及び第４実施形態では、Ａ／Ｄコンバータ６８とＤ／Ａコンバータ６９の間に、フィードバック型コムフィルタ３０Ａ及び係数乗算部９９がこの順に配列されていた。しかし、係数乗算部９９をフィードバック型コムフィルタ３０Ａの前段に配置してもよい。
【００６０】
（１３）上記第１乃至第５実施形態において、閉ループＬＰＯＵＴにおける信号の伝送遅延の総計を計測する遅延量計測部を設けてもよい。この実施形態は、例えば、次のような構成によって実現できる。遅延量計測部は、閉ループＬＰＯＵＴにおける任意の計測点（例えば、パワーアンプ部４３とスピーカ２１の間の計測点とする）にパルス音の信号を供給する。この信号は、計測点から、スピーカ２１、マイクロホン２０、Ａ／Ｄコンバータ６８、フィードバック型コムフィルタ３０…Ｄ／Ａコンバータ６９、パワーアンプ部４３を経由して計測点に帰還される。遅延量計測部は、計測点にパルス音、トーンバースト等の時変する音の信号を供給した時刻と計測点に信号が帰還された時刻との間の時間を、閉ループＬＰＯＵＴにおける信号の伝送遅延の総計とし、この総計を示す信号を遅延部４１に供給する。遅延部４１は、この伝送遅延の総計に基づいて当該遅延部４１の遅延サンプル数ｍを調整する。この実施形態によると、音波ＣＷの位相が目標とする位相より進んだものとなったり遅れたものとなって定在波ＳＷｋを充分に抑圧できない、という事態の発生を防止できる。
【符号の説明】
【００６１】
１０，１０Ａ，１０Ｂ…定在波低減装置、２０…音響振動入力デバイス、２１…音響振動出力デバイス、２２…制御部、３０，３０Ａ…フィードバック型コムフィルタ、３１…加算部，４１…遅延部、３２，３４，４２…ＬＰＦ、３５…係数乗算部、４３…パワーアンプ部、７９…推定部、８０…温度計、９０…自動車、９１…タイヤ、９３…車室内空間、９４…運転席側ドア、９５…助手席側ドア。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
抑圧対象の定在波の成分を含む音を収音して電気信号に変換する音響振動入力デバイスと、前記音響振動入力デバイスの出力信号における前記抑圧対象である定在波に対応した成分を選択して出力するフィードバック型コムフィルタと、前記フィードバック型コムフィルタの処理を経た電気信号を音として出力する音響振動出力デバイスとを少なくとも含む第１の閉ループを有し、
前記第１の閉ループは、前記抑圧対象の定在波が前記音響振動入力デバイスから入力されるときの位相と、前記音響振動出力デバイスから出力されるときの位相の位相差をπの奇数倍にする第１の位相調整手段を含み、
前記フィードバック型コムフィルタは、第２の閉ループをなし、前記第２の閉ループは、前記音響振動入力デバイスの出力信号を前記第２の閉ループ内に導入する加算部を有するとともに、前記音響振動入力デバイスを経由して前記加算部に入力される信号における前記抑圧対象の定在波と同じ周波数の成分の位相と前記第２の閉ループを介して前記加算部に帰還される信号における前記抑圧対象の定在波と同じ周波数の成分の位相との位相差をπの奇数倍にする第２の位相調整手段を含むことを特徴とする定在波低減装置。
【請求項２】
前記フィードバック型コムフィルタは、前記第２の位相調整手段として、前記抑圧対象の定在波の半周期の奇数倍の遅延時間を持った遅延部と、位相反転を行う係数乗算部とを前記第２の閉ループ内に含み、
前記第１の閉ループは、前記第２の位相調整手段を構成する遅延部を含まず、前記第１の閉ループにおける信号の伝送遅延の総量と前記抑圧対象の定在波の半周期の奇数倍の時間との差の遅延時間を持った遅延部を前記第１の位相調整手段として含むことを特徴とする請求項１に記載の定在波低減装置。
【請求項３】
前記フィードバック型コムフィルタは、前記第２の位相調整手段として、前記抑圧対象の定在波の半周期の奇数倍の遅延時間を持った遅延部と、位相反転を行う係数乗算部とを前記第２の閉ループ内に含み、
前記第１の閉ループは、前記第２の位相調整手段を構成する遅延部を含まず、前記第１の閉ループにおける伝送遅延の総量と前記抑圧対象の定在波の周期の整数倍の時間との差の遅延時間を持った遅延部と位相反転を行う係数乗算回路を前記第１の位相調整手段として含むことを特徴とする請求項１に記載の定在波低減装置。
【請求項４】
前記フィードバック型コムフィルタは、前記第２の位相調整手段として、前記第２の閉ループにおける信号の伝送遅延の総量と前記抑圧対象の定在波の半周期の奇数倍の時間との差の遅延時間を持った第１の遅延部と、前記抑圧対象の定在波の半周期の奇数倍の遅延時間と前記第１の遅延部の遅延時間との差の遅延時間を持った第２の遅延部と、位相反転を行う係数乗算部とを前記第２の閉ループ内に含み、
前記第１の閉ループは、前記第２の位相調整手段を構成する第１および第２の遅延部のうちの第１の遅延部を含み、この第１の遅延部が前記第１の位相調整手段として機能することを特徴とする請求項１に記載の定在波低減装置。
【請求項５】
前記フィードバック型コムフィルタは、前記第２の位相調整手段として、前記第２の閉ループにおける信号の伝送遅延の総量と前記抑圧対象の定在波の周期の整数倍の時間との差の遅延時間を持った第１の遅延部と、前記抑圧対象の定在波の半周期の奇数倍の遅延時間と前記第１の遅延部の遅延時間との差の遅延時間を持った第２の遅延部と、位相反転を行う係数乗算部とを前記第２の閉ループ内に含み、
前記第１の閉ループは、前記第２の位相調整手段を構成する第１および第２の遅延部のうちの第１の遅延部と位相反転を行う係数乗算部とを含み、この第１の遅延部と係数乗算部が前記第１の位相調整手段として機能することを特徴とする請求項１に記載の定在波低減装置。
【請求項６】
前記第２の閉ループは、周波数特性調整部を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の定在波低減装置。
【請求項７】
前記音響振動入力デバイスの出力信号から前記音響振動入力デバイス及び前記音響振動出力デバイスが設けられた空間内における定在波の周期を推定する推定手段を具備し、
前記第１の位相調整手段は、前記推定手段が推定した周期に基づいて当該第１の位相調整手段における位相の調整量を決定することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１の請求項に記載の定在波低減装置。
【請求項１】
抑圧対象の定在波の成分を含む音を収音して電気信号に変換する音響振動入力デバイスと、前記音響振動入力デバイスの出力信号における前記抑圧対象である定在波に対応した成分を選択して出力するフィードバック型コムフィルタと、前記フィードバック型コムフィルタの処理を経た電気信号を音として出力する音響振動出力デバイスとを少なくとも含む第１の閉ループを有し、
前記第１の閉ループは、前記抑圧対象の定在波が前記音響振動入力デバイスから入力されるときの位相と、前記音響振動出力デバイスから出力されるときの位相の位相差をπの奇数倍にする第１の位相調整手段を含み、
前記フィードバック型コムフィルタは、第２の閉ループをなし、前記第２の閉ループは、前記音響振動入力デバイスの出力信号を前記第２の閉ループ内に導入する加算部を有するとともに、前記音響振動入力デバイスを経由して前記加算部に入力される信号における前記抑圧対象の定在波と同じ周波数の成分の位相と前記第２の閉ループを介して前記加算部に帰還される信号における前記抑圧対象の定在波と同じ周波数の成分の位相との位相差をπの奇数倍にする第２の位相調整手段を含むことを特徴とする定在波低減装置。
【請求項２】
前記フィードバック型コムフィルタは、前記第２の位相調整手段として、前記抑圧対象の定在波の半周期の奇数倍の遅延時間を持った遅延部と、位相反転を行う係数乗算部とを前記第２の閉ループ内に含み、
前記第１の閉ループは、前記第２の位相調整手段を構成する遅延部を含まず、前記第１の閉ループにおける信号の伝送遅延の総量と前記抑圧対象の定在波の半周期の奇数倍の時間との差の遅延時間を持った遅延部を前記第１の位相調整手段として含むことを特徴とする請求項１に記載の定在波低減装置。
【請求項３】
前記フィードバック型コムフィルタは、前記第２の位相調整手段として、前記抑圧対象の定在波の半周期の奇数倍の遅延時間を持った遅延部と、位相反転を行う係数乗算部とを前記第２の閉ループ内に含み、
前記第１の閉ループは、前記第２の位相調整手段を構成する遅延部を含まず、前記第１の閉ループにおける伝送遅延の総量と前記抑圧対象の定在波の周期の整数倍の時間との差の遅延時間を持った遅延部と位相反転を行う係数乗算回路を前記第１の位相調整手段として含むことを特徴とする請求項１に記載の定在波低減装置。
【請求項４】
前記フィードバック型コムフィルタは、前記第２の位相調整手段として、前記第２の閉ループにおける信号の伝送遅延の総量と前記抑圧対象の定在波の半周期の奇数倍の時間との差の遅延時間を持った第１の遅延部と、前記抑圧対象の定在波の半周期の奇数倍の遅延時間と前記第１の遅延部の遅延時間との差の遅延時間を持った第２の遅延部と、位相反転を行う係数乗算部とを前記第２の閉ループ内に含み、
前記第１の閉ループは、前記第２の位相調整手段を構成する第１および第２の遅延部のうちの第１の遅延部を含み、この第１の遅延部が前記第１の位相調整手段として機能することを特徴とする請求項１に記載の定在波低減装置。
【請求項５】
前記フィードバック型コムフィルタは、前記第２の位相調整手段として、前記第２の閉ループにおける信号の伝送遅延の総量と前記抑圧対象の定在波の周期の整数倍の時間との差の遅延時間を持った第１の遅延部と、前記抑圧対象の定在波の半周期の奇数倍の遅延時間と前記第１の遅延部の遅延時間との差の遅延時間を持った第２の遅延部と、位相反転を行う係数乗算部とを前記第２の閉ループ内に含み、
前記第１の閉ループは、前記第２の位相調整手段を構成する第１および第２の遅延部のうちの第１の遅延部と位相反転を行う係数乗算部とを含み、この第１の遅延部と係数乗算部が前記第１の位相調整手段として機能することを特徴とする請求項１に記載の定在波低減装置。
【請求項６】
前記第２の閉ループは、周波数特性調整部を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の定在波低減装置。
【請求項７】
前記音響振動入力デバイスの出力信号から前記音響振動入力デバイス及び前記音響振動出力デバイスが設けられた空間内における定在波の周期を推定する推定手段を具備し、
前記第１の位相調整手段は、前記推定手段が推定した周期に基づいて当該第１の位相調整手段における位相の調整量を決定することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１の請求項に記載の定在波低減装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１３−６８９１８（Ｐ２０１３−６８９１８Ａ）
【公開日】平成２５年４月１８日（２０１３．４．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２２９３７４（Ｐ２０１１−２２９３７４）
【出願日】平成２３年１０月１９日（２０１１．１０．１９）
【出願人】（０００００４０７５）ヤマハ株式会社 (5,930)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月１８日（２０１３．４．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月１９日（２０１１．１０．１９）
【出願人】（０００００４０７５）ヤマハ株式会社 (5,930)
【Ｆターム（参考）】
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