專利名稱：主動噪音消除頭盔、利用該頭盔的車輛系統、以及頭盔內噪音消除方法
技術領域：
本發明涉及一種主動噪音消除頭盔、利用該頭盔的車輛系統、以及頭盔內噪音消除方法。
背景技術：
近年來，二次生成與噪音源的聲波相位相反的振幅相同的聲波，利用波的干涉進行消音的主動噪音消除(ANCActive Noise Cancel or Active NoiseControl)技術倍受矚目。這種技術，隨著近年來的數字信號處理技術的發展，在各個領域的應用·實用化得到進一步發展。
作為這樣的主動噪音消除技術的一個例子，比如在WO95/00946中，公開了一種利用主動噪音消除的頭戴式耳機。
該頭戴式耳機，是反饋型的主動噪音消除裝置，其備有分別在聲場的內外，即耳罩內和耳罩外配置一個的擴音器。該裝置，使用具有同一的頻率特性的帶通濾波器，將具有某特定的頻率帶(比如，共振頻率帶)中的聲場內外的噪音進行比較，通過調整控制增益(放大器的增益)使得兩者的比為恒定值的方法，謀求提高消音性能。
然而，上述的WO95/00946所述的主動噪音消除技術，由于以頭戴式耳機為對象，難于適用在與頭戴式耳機的聲場的性質不同的頭盔中。
具體地說，與在頭戴式耳機中，消音對象的噪音源在遠方的情況相對的，在頭盔中，存在頭盔內的多個噪音源。即，頭盔的場合中成為消音對象的噪音，主要是，摩托車等的自動二輪車的行駛時的駕駛者引起的風產生的聲音。此外，由車輛產生的噪音和路面噪音也會進入到頭盔中。從而，在內部產生多個噪音源并形成復雜的聲場的頭盔的場合，僅僅簡單地比較聲場內外的噪音，是不能得到充分的消音效果的。
進而言之，頭盔的場合，基于使用者(戴頭盔者)的臉或頭的形狀等個體差異，容易出現個人差別。可以想到的主要理由是，每個人的根據臉和頭的形狀不同與頭盔之間形成的空間都不同。例如已知，第一，戴頭盔者的耳根空間的聲音傳遞特性(增益特性(gain))存在個人差異(參照圖13)。該個人的差異相當于傳遞系統的不同，更具體地說，相當于控制對象的頻率傳遞函數(下面，稱作[耳根傳遞函數])的不同。此外已知，第二，風產生的聲音(噪音)的聲譜的坡度也存在個人差異(參照圖14)。換句話說，風產生的聲音的聲譜的坡度一般是右邊下降的形狀，而根據個人差異其坡度不同。
圖13是耳根傳遞函數的個人差異的曲線圖。該圖表示試驗的結果的一個例子。如圖13所示，頻率聲譜的形狀(頻率之間的相對關系)在多個使用者之間是幾乎相同的，但傳遞函數的增益根據使用者的不同而不同。例如，在圖13的例子中，使用者Q1和使用者Q2的增益差，最大是大約9dB(約3倍)。如果增益3倍不同的話，即使揚聲器發出同樣音量的聲音，擴音器的輸出信號也存在3倍的差異。
這樣的控制對象的增益存在個人差異的場合，需要與此相應的控制增益的調節。如果不考慮個人差異對控制增益進行統一的調節的話，則會產生相對于使用者來說控制增益效力過強而發散，反過來，如果控制增益效力不夠，雖然沒有發散，但消音量會比所期望的小。例如，使用者Q1的場合，與使用者Q2的場合相比，控制增益K為3倍的效力。由此，盡管使用者是使用者Q1，若也進行與使用者Q2相適應的控制增益調節，則會存在控制增益效力過強而發散的情況。反過來，盡管使用者是使用者Q2，若也進行與使用者Q1相適應的控制增益調節的話，則由于控制增益僅有1/3倍的效力，沒有發散而消音量比所期望的小。
圖14是表示風產生的聲音的聲譜坡度的個人差異的圖。如圖14所示，風產生的聲音的聲壓，一般頻率越低越高，頻率越高越低，而其坡度存在個人差異。圖14所示的例子中，使用者M1的聲譜坡度比使用者M2的聲譜坡度平緩。坡度越平緩，高頻率成分占風產生的聲音的整體的比例就越大。在這樣的風產生的聲音的聲譜坡度具有個人差異的場合，如后所述，也需要與此相應的控制增益的調節。
關于這一點，在上述WO95/00946所述的主動噪音消除技術中，沒有考慮個人差異，不能進行對應于每個人的有效率的主動噪音消除控制。換句話說，由于僅僅是進行簡單地對某特定的頻率帶中的聲場內外的噪音的比成為恒定值的控制，因此不能適應于耳罩內外的傳遞率的個人差異。
特別是頭盔的場合，由于容易出現如上述的個人差異，因此為了提高消音效果，最好能夠適應于個人差異。
發明內容
本發明是鑒于上述問題而成的，其目的在于，提供一種無論頭盔的佩戴者是誰都能得到充分的消音效果的主動噪音消除頭盔、利用該頭盔的車輛系統、以及頭盔內噪音消除方法。
本發明的主動噪音消除頭盔采用這樣的構成，其具有檢出頭盔主體內的噪音的檢出單元；產生用于抵消通過該檢出單元檢出的噪音的聲音的發聲單元；對前述檢出單元的輸出信號進行運算處理并生成控制信號的生成單元；對通過該生成單元生成的控制信號進行放大并供給到前述發聲單元的放大單元；利用前述檢出單元的輸出信號，獲得相互不同頻率帶的聲壓的比的聲壓比獲得單元；利用通過該聲壓比獲得單元獲得的前述聲壓比，對前述放大單元的增益進行調節，使得前述檢出單元的輸出信號的聲譜接近于規定的目標聲譜的調節單元。
而且，本說明書中，聲壓表示聲音波形的振幅的平均值。
根據該構成，利用檢出單元(擴音器)的輸出信號，獲得相互不同的頻率帶的聲壓的比，利用得到的聲壓比調節放大單元的增益，使得檢出單元(擴音器)的輸出信號的聲譜的形狀最合適。為此，可以進行不依賴于檢出單元(擴音器)的輸出信號的絕對值的控制，能夠對應于耳根傳遞函數的個人差異，無論頭盔的佩戴者是誰都能夠得到充分的消音效果。
優選地，前述檢出單元配置在頭盔主體內，使其在頭盔主體被佩戴時配置在使用者的耳根。
根據該構成，由于頭盔主體被佩戴時檢出單元(擴音器)處于使用者的耳根，所以能夠基于接近于使用者所聽到的聲音的聲音進行主動噪音消除，能夠提高主動噪音消除的精度。
優選地，前述聲壓比獲得單元具有多個濾波器，其對前述檢出單元的輸出信號進行相互不同的頻率特性的濾波；聲壓算出單元，其對前述多個濾波器的各輸出信號進行處理并算出相互不同的多個頻率帶的聲壓；聲壓比算出單元，其利用通過該聲壓算出單元算出的多個頻率帶的聲壓算出成為控制用的指標的聲壓比。
根據該構成，設置頻率特性相互不同的多個濾波器，對這些多個濾波器的各輸出信號進行處理并算出相互不同的多個頻率帶的聲壓，利用算出的多個頻率帶的聲壓算出成為控制用指標的聲壓比，由此能夠用比較簡單的電路取得成為控制用指標的聲壓比。
此外，也可以構成為，前述聲壓比獲得單元具有第一獲得單元，其利用前述檢出單元的輸出信號獲得共振頻率帶的聲壓；第二獲得單元，其利用前述檢出單元的輸出信號獲得成為比較的基準的基準聲壓；聲壓比算出單元，其算出通過這些第一和第二獲得單元分別獲得的共振頻率帶的聲壓和比較用的基準聲壓的比。
根據該構成，由于分別獲得共振頻率帶的聲壓和成為比較的基準的基準聲壓，并算出兩者的比，所以能夠比較簡單地獲得成為控制用指標的聲壓比。
優選地，前述第二獲得單元是，將通過前述發聲單元發出的聲音進行消音的消音域和比前述共振頻率帶，受到由主動噪音消除的影響更少的基準頻率域的聲壓作為前述基準聲壓而獲得的單元。
這樣，通過聲壓比算出單元算出的聲壓比成為與共振頻率帶的聲壓的增減對應的值。因此，能夠通過放大單元的增益的調整，對共振頻率帶的聲壓級別進行調整，由此，能夠得到所期望的聲譜。
前述基準頻率域也可以是全頻率域。即，可以將所有的頻率域的聲壓級別作為基準。這是因為可以考慮為，全頻率域的聲壓級別與聲譜的形狀幾乎無關。
優選地，前述調節單元是對前述放大單元的增益進行調解，使得通過前述聲壓比獲得單元獲得的聲壓比接近于與前述規定的目標聲譜對應的目標聲壓比的單元。這樣，用簡單的控制，能夠將檢出單元的輸出信號的聲譜接近于目標聲譜，能夠得到良好的消音效果。
優選地，前述主動噪音消除頭盔，進一步具有獲得前述檢出單元的輸出信號的聲譜的坡度的坡度獲得單元。此情況下，優選地，前述調節單元是利用通過前述聲壓比獲得單元獲得的聲壓比和通過前述坡度獲得單元獲得的坡度，對前述放大單元的增益進行調節，使得前述聲譜接近于規定的目標聲譜的單元。
根據該構成，進一步獲得檢出單元(擴音器)的輸出信號的聲譜的坡度，利用得到的聲壓比和坡度調整放大單元的增益。這樣，能夠使得檢出單元(擴音器)的輸出信號的聲譜最優化，還能夠同時對應附加了耳根傳遞函數的個人差異的檢出單元(擴音器)的輸出信號的聲譜的坡度的個人差異。這樣，無論頭盔的佩戴者是誰都能得到更加充分的消音效果。
優選地，前述調節單元具有目標聲壓比設定單元，其對應于通過前述坡度獲得單元獲得的坡度，將對應于前述規定目標聲譜的目標聲壓比進行可變設定；前述調節單元是對前述增益進行調節的單元，使得通過前述聲壓比獲得單元獲得的聲壓比，接近于通過前述目標聲壓比設定單元設定的目標聲壓比。
根據該構成，相應于坡度可變地設定目標聲壓比，調節放大單元的增益使得不同頻率帶的聲壓比接近于該目標聲壓比。為此，用簡單的控制方法能夠對應檢出單元(擴音器)的輸出信號的聲譜的坡度的個人差異。
前述目標聲壓比設定單元可以是在規定的噪音區域中，設定前述目標聲壓比，使其相對于前述坡度的減少而單調增加的單元。
根據該構成，由于在噪音區域中，可變地設定目標聲壓比，使其相對于坡度的減少而單調增加，能夠將聲音增加量控制在容許的范圍內。
而且，噪音區域是指，在實際上沒有產生噪音的情況下，通過前述坡度獲得單元獲得的坡度的值可取的區間。
優選地，前述坡度獲得單元是，利用前述檢出單元的輸出信號，獲得通過前述發聲單元發出的聲音消音的消音域和比前述共振頻率帶受到的主動噪音消除的影響更小的至少兩個坡度基準頻率域的聲壓的比，由此獲得前述坡度的單元。
根據該構成，由于獲得受到主動噪音消除影響小的兩個頻率帶的聲壓的比，所以能夠比較簡單地獲得聲譜的坡度。
優選地，前述調節單元在無噪音的時候，將前述增益設定為零。
根據該構成，由于在無噪音的時候，將增益設定為零，所以不會發生不必要地使增益上升的情況，能夠避免實施無用的主動噪音消除。
主動噪音消除頭盔的主要構成部分，可以全部安裝在頭盔主體上，但并沒有一定要這樣安裝的必要。例如，前述檢出單元以及發聲單元安裝在頭盔主體上與使用者的耳根對應，其它部分中的至少一部分，也可以作為頭盔主體之外的另外的裝置來構成。
本發明的一種車輛系統，包括車體和上述的主動噪音消除頭盔；在前述主動噪音消除頭盔的頭盔主體上，至少備有前述檢出單元和發聲單元；除了前述主動噪音消除頭盔的前述檢出單元和發聲單元之外的剩余構成部分的至少一部分，配備在前述車體上并形成車體側裝置；在前述車體側裝置和前述檢出單元以及發聲單元之間，進一步包括用于接受發送信號的通信單元。
根據該構成，能夠將主動噪音消除頭盔的構成部分的一部分配置在車體上。
本發明的另一種車輛系統，包括車體；上述的主動噪音消除頭盔；配備在前述車體上的、產生聲音信息的聲音信息產生單元；將該聲音信息產生單元產生的聲音信息傳遞到前述主動噪音消除頭盔的頭盔主體上的傳遞單元；配備在前述頭盔主體上的、將通過前述傳遞單元傳遞的聲音信息音響化的聲音信息發聲單元。
根據該構成，能夠提供一種不管個人差異如何使頭盔主體內的噪音處于消音狀態，并將來自車體側的聲音信息產生單元的聲音信息提供給頭盔佩戴者。這樣，頭盔佩戴者，能夠舒適地聽取所提供的聲音信息。
作為聲音信息產生單元的例子，能夠舉出生成聲音導航信息的導航系統、如手機那樣的移動電話、收音機、音頻裝置等。
此外，傳遞單元除了在聲音信息產生單元和頭盔主體之間用電線連接的有線通信單元之外，還可以適用通過紅外線通信和電波通線等的無線通線單元。
聲音信息發聲單元的典型的例子有安裝在頭盔主體內的揚聲器。例如，可以將安裝在頭盔主體內的揚聲器兼作聲音信息發聲單元和消音用的發聲單元，也可以在頭盔主體內設置作為聲音信息發聲單元和消音用的發聲單元的各個揚聲器。
本發明的頭盔內噪音消除方法包括通過檢出單元檢出頭盔主體內的噪音的步驟；從發聲單元產生用于抵消檢出的噪音的聲音的步驟；對前述檢出單元的輸出信號進行運算處理并生成控制信號的步驟；將該生成的控制信號通過放大單元放大并供給到前述發聲單元的步驟；利用前述檢出單元的輸出信號，獲得相互不同的頻率帶的聲壓的比的步驟；利用該獲得的前述聲壓比，調節前述放大單元的增益使得前述檢出單元的輸出信號的聲譜接近于規定的目標聲譜的增益調節步驟。
這樣，可以實施適應于耳根傳遞函數的個人差異的主動噪音消除。
優選地，前述方法還包括獲得前述檢出單元的輸出信號的聲譜的坡度的步驟，該情況下，前述增益調節步驟包括，利用前述獲得的聲壓比和前述獲得的坡度，調節前述放大單元的增益，使得前述聲譜接近于規定的目標聲譜的步驟。
這樣，可以實施適應于檢出單元的輸出信號的聲譜的個人差異的主動噪音消除。
通過參考附圖對實施方式的詳細以下說明，能夠更清楚地了解本發明的上述的、和其它目的、特征以及效果。
圖1A是表示與本發明的一個實施方式相關的主動噪音消除頭盔的系統構成的方塊圖。
圖1B是主動噪音消除頭盔的外觀圖。
圖2是表示以與前述實施方式相關的主動噪音消除頭盔為對象的控制系統的構成的圖。
圖3是表示實現與前述實施方式相關的主動噪音消除控制的數字電路的一個例子的方塊圖。
圖3A是表示實現與前述實施方式相關的主動噪音消除控制的數字電路的另一個例子的方塊圖。
圖4是用于說明通過圖3的數字電路實現的主動噪音消除控制的圖。
圖5A是表示通過與前述實施方式相關的主動噪音消除控制的、在風產生的聲音較大的狀態下的效果的圖。
圖5B是表示風產生的聲音較小的狀態下的效果的圖。
圖5C是表示沒有風產生的聲音的狀態下的效果的圖。
圖6是表示實現與前述實施方式相關的主動噪音消除控制的數字電路的又一個例子的方塊圖。
圖6A是表示實現與前述實施方式相關的主動噪音消除控制的數字電路的又一個例子的方塊圖。
圖7是用于說明通過圖6的數字電路實現的主動噪音消除控制的圖。
圖8和圖8A是表示Jd函數(目標聲壓比函數)的一個例子的圖。
圖9A是表示在風產生的聲音區域中坡度急的場合的聲譜的圖。
圖9B是表示在風產生的聲音區域中坡度急的場合的控制方法的圖。
圖9C是表示通過該控制方法的效果的圖。
圖10A是表示在風產生的聲音區域中坡度緩的場合的聲譜的圖。
圖10B是表示在風產生的聲音區域中坡度緩的場合的控制方法的圖。
圖10C是表示通過該控制方法的效果的圖。
圖11A是表示無風區域(坡度平坦)的場合的聲譜的圖。
圖11B是表示無風區域的場合的控制方法的圖。
圖11C是表示通過該控制方法的效果的圖。
圖12A是表示將風產生的聲音的坡度和共振頻率的聲壓分別用一個參數值表示的場合的圖。
圖12B是表示將風產生的聲音的坡度和共振頻率的聲壓分別用兩個參數值的平均值表示的場合的圖。
圖13是表示耳朵傳遞函數的個人差異的曲線圖。
圖14是表示風產生的聲音的聲譜坡度的個人差異的圖。
圖15是用于說明本發明的其它的實施方式的圖，表示具備主動噪音消除頭盔的車輛系統的整體構成。
圖16是表示圖15的車輛系統的電氣構成的方塊圖。
具體實施例方式
下面，參照附圖，對本發明的一個實施方式進行詳細說明。
圖1A是表示與本發明的一個實施方式相關的主動噪音消除頭盔的系統構成的方塊圖，圖1B是該主動噪音消除頭盔的外觀圖。
該主動噪音消除頭盔100是適用于頭盔的反饋型的主動噪音消除裝置，具有作為檢出單元的擴音器102，其檢出頭盔內的噪音(風產生的聲音等)；作為發聲單元的揚聲器104，其產生主動地抵消檢出的噪音的聲音(2次聲音)；作為生成單元的控制電路106，其對擴音器102的輸出信號進行運算處理，并生成用于產生消音用的聲音(2次聲音)的控制信號；作為放大單元的放大器108，其將生成的控制信號放大并供給到揚聲器104。
擴音器102和揚聲器104，配置在頭盔主體10的外部輪廓1內的適當的規定位置。具體地說，如圖1A所示，擴音器102和揚聲器104分別配置成為，在使用者P佩戴頭盔主體10的狀態下，位于使用者P的耳根空間內。特別是擴音器102，配置在使用者P的耳根和擴音器104之間，位于使用者P的耳根，而使得能夠檢出與使用者P聽到的聲音接近的聲音。該擴音器102的位置成為噪音消除點。而且，圖1B中，“3”是蓋，“5”是擋風罩。
控制電路106，取得由擴音器102測定的頭盔內的耳根空間的規定位置(噪音消除點)的聲波波形的瞬時值，按照耳根空間內的噪音消除點的聲壓級別成為最小的方式，算出驅動揚聲器104的控制信號。該控制信號通過放大器108供給到揚聲器104，由此從揚聲器104發出的聲音在耳根空間內放射。這樣，抵消使用者P的耳根的噪音。換句話說，控制電路106適當控制揚聲器104的輸出，使得在擴音器102的位置的聲音最小。
在這里，對于反饋型主動噪音消除的基本原理，利用圖2進行說明。圖2是表示以與本實施方式相關的主動噪音消除頭盔為對象的控制系統的構成的圖。圖2中，“P”是控制對象的頻率傳遞函數(耳根傳遞函數)，“C”是控制濾波器，也就是，控制電路106的頻率傳遞函數，“K”是控制增益(放大器108的增益)，“y”是擴音器102的輸出，“w”是噪音(風產生的聲音)。而且，“r”是向系統的輸入，這里是零(0)。
在該主動噪音消除頭盔100中，由于擴音器102的輸出y接近于使用者P聽到的聲音，所以目的在于使該值變小。根據眾所周知的自動控制理論，將控制濾波器C設定為耳根傳遞函數P的逆函數的場合，如果將控制增益K增大則擴音器輸出y應該接近于零(0)。但是，想要在整個頻率區域內，將控制濾波器C設定為耳根傳遞函數P的逆函數是很困難的，如果將控制增益K增大，則對于某個頻率(共振頻率)，依次增音，接著就會導致發散(衰減/howling)。這樣的消音和增音是內外一體的，為了適當控制增音的同時充分發揮消音的效果，必須將控制增益調節為適當的值。
例如，試驗的結果，在作為消音對象的頻率域的100～400Hz的區域(消音域)中，存在主動噪音消除的效果，知道了控制增益K增大越多消音量也越大。與此相對，在2.5KHz附近存在共振頻率，知道了控制增益K增大越多增音量也越大。這樣，如果將控制量(這里是擴音器輸出y)在某個頻率帶中下降，則在其它頻率帶中上升的現象，一般被稱為“水床(water bed)效應”。
此外，如前所述，已知在耳朵傳遞函數上存在個人差異(參照圖13)。換句話說，耳朵傳遞函數的相位上個人差異少，其增益的形狀(頻率依賴性)上個人差異也少，但增益的大小根據使用者的不同而整體地發生相移。因此，如果不考慮個人差異進行統一的控制增益調節的話，則如前所述，會產生根據使用者的不同控制增益效力過強而導致發散，反過來，控制增益效力不夠，雖然沒有發散但會導致消音量比期望的小。因此，在控制對象的增益上存在個人差異的場合，與此相應的控制增益K的調節也是必要的。
因此，在本實施方式中，為了相應于個人差異適當地調節放大器108的增益(控制增益K)，主動噪音消除頭盔100，如圖1A所示，進一步具有多個(N個)濾波器110-1～110-N，其將擴音器102的輸出信號在相互不同的頻率特性中進行濾波；多個(N個)有效值計算部112-1～112-N，其計算對應的濾波器110的輸出信號的有效值(RMSRoot Mean Square value)；作為調節單元的控制增益調節部114，其利用得到的多個有效值調節控制增益K。調節控制增益K的算法，預先儲存在控制增益調節部114內的存儲器116中。
通過N個濾波器110-1～110-N，從擴音器102的輸出信號中只取出所需數量(N個)的期望的頻率帶的波形。同時，通過對應的有效值計算部112，對取得的波形的有效值進行計算。該有效值，與對應的頻率帶的聲壓對應，從而，有效值計算部112相當于聲壓算出單元。
控制增益調節部114還具有作為聲壓比算出單元的功能，其利用計算的多個頻率帶的聲壓(有效值)，計算成為控制用指標的聲壓比，并利用所得到的聲壓比，對控制增益K進行調節，使得擴音器102的輸出信號的聲譜的形狀最優化。對于調節控制增益K的具體的方法，在后面進行詳細說明。
而且，濾波器110，不限于帶通濾波器，根據需要還可以使用高通濾波器或者低通濾波器。此外，根據需要，也可以使信號照原樣通過(穿過)的濾波器。
此外，頻率帶的聲壓的計算方法，不限于有效值，例如可以是絕對值的平均，其它任何在帕斯卡(Pa)的維度中表示聲壓的大小的指標的都可以。
此外，本實施方式的控制方法，可以用于數字電路或者模擬電路來實現，但下面，以用于數字電路來實現的場合為例進行說明。
(控制方法1)
圖3是表示實現與本實施方式相關的主動噪音消除控制的數字電路的一個例子的方塊圖。此外，圖4是用于說明通過該數字電路來實現主動噪音消除控制的圖。而且，對于與圖1A相同的構成要素，用同樣的符號表示，省略一部分對其的說明。
擴音器102的輸出信號(擴音器位置的聲壓值)，輸入到控制電路106。控制電路106，基于擴音器102的輸出信號，并根據規定的算法，生成驅動揚聲器104的控制信號，將生成的控制信號通過A/D變換器202輸出到數字放大器108a。數字放大器108a，將在控制電路106中生成的控制信號，用控制增益K放大之后，通過D/A變換器204輸出到揚聲器104。揚聲器104，將放大后的控制信號作為輸入，將消音用的聲音在耳根空間內放射來抵消噪音。
另一方面，擴音器102的輸出信號(擴音器位置的聲壓值)，分別輸入到濾波器206-1、206-2。濾波器206-1是選擇并通過某特定的頻率帶(比如，中心頻率fr)的信號的濾波器，濾波器206-2是選擇并通過另外的特定的頻率帶(比如，中心頻率fw)的信號的濾波器。頻率fr是受到主動噪音消除(ANC)影像較小的頻率帶區域的中心頻率，頻率fw是共振頻率(參照圖4)。而且，圖4中，“N1”表示頭盔內的ANC前的噪音的聲譜，“N2”表示頭盔內的ANC的噪音的聲譜。
通過各個濾波器206-1、206-2的信號Xr、Xw，分別通過A/D變換器208-1、208-2輸入到聲壓算出部210-1、210-2。聲壓算出部210-1算出通過濾波器206-1的信號Xr的平均值(聲壓)Lr，聲壓算出部210-2算出通過濾波器206-2的信號Xw的平均值(聲壓)Lw(參照圖4)。這樣，濾波器206-2和聲壓算出部210-2相當于獲得共振頻率帶的聲壓的第一獲得單元，濾波器206-1和聲壓算出部210-1相當于獲得成為比較的基準的基準聲壓的第二獲得單元。濾波器通過信號的平均值的算出方法，比如，可以是有效值(RMS)，也可以是絕對值平均。
然后，在聲壓算出部210-1、210-2算出的聲壓Lr、Lw，分別輸入到聲壓比算出部212。聲壓比算出部212，算出輸入的聲壓Lr、Lw的比J(＝Lw/Lr)。
然后，在聲壓比算出部212算出的聲壓比J輸入到調節部214。調節部214，利用輸入的聲壓比J，通過積分控制(I控制)，對控制增益K(數字放大器108a的增益)進行調節。
具體地說，用下面的公式(公式1)表示，預先確定聲壓比J的目標值Jd(目標聲壓比)，對相對于該目標值Jd的聲壓比J的偏差(Jd-J)進行時間積分，取其絕對值，并確定為控制增益K。
K＝|∫(Jd-J)dt|………(公式1)總而言之，通過該數字電路實現的主動噪音消除控制中，通過濾波和聲壓算出處理而算出特定的頻率帶fr、fw的聲壓Lr、Lw，利用兩者的比J(＝Lw/Lr)來調節控制增益K。
并且，圖3的電路中，作為一個例子，比如數字放大器108a、聲壓算出部210-1、210-2、聲壓比算出部212、以及調節部214由數字信號處理器(DSPDigital Signal Processor)216來構成。
構成成為控制用的指標的聲壓比J的聲壓的頻率帶，不限于上述的頻率帶fr、fw。例如，還可以用下面的(公式2)～(公式5)來調節控制增益K。
L1≡1T∫0T|F1y(t)|dt]]>………(公式2)L2≡1T∫0T|y(t)|dt]]>………(公式3)J≡L1/L2…… (公式4)K＝|∫kp(Jd-J)dt|………(公式5)其中，“L1”是將擴音器102的輸出信號y經過高通濾波器(中心頻率fw)后得到的信號的絕對值平均(相當于共振頻率域的聲壓級別)，“L2”是將擴音器102的輸出信號y原樣通過的場合的該信號y的絕對值平均(相當于作為基準頻率域的整個頻率域的聲壓級別)。兩者的比J(＝L1/L2)，表示在所有的風產生的聲音中的高頻率成分(含有共振頻率)所占的比例。此外，Jd是聲壓比J的最合適的值(目標值)，Kp是適當的常數。此外，(公式2)中的F1，表示對應于前述高通濾波器的運算符。換句話說，信號y(t)經過高通濾波器進行濾波處理的結果可用“F1y(t)”表示。
圖3A是，表示利用前述(公式2)～(公式5)來調整控制增益K的場合的構成例子的方塊圖。在該圖3A中，與圖3所示的各個部分對應的部分，用同樣的附圖標記表示。
擴音器102的輸出信號(擴音器位置的聲壓值)，分別輸入到濾波器206-1A、206-2A。濾波器206-1A是使所有頻率域的信號通過的全通濾波器，濾波器206-2A是選擇并通過以前述的共振頻率fw為中心的頻率帶(共振頻率帶)的信號的濾波器(對應于運算符F1的信號)。
通過各個濾波器206-1A、206-2A的信號y、X1，分別通過A/D變換器208A-1A、208-2A輸入到聲壓算出部210-1A、210-2A。聲壓算出部210-1A算出通過濾波器206-1A的信號y的平均值(聲壓)L2(前述(公式3))，聲壓算出部210-2A算出通過濾波器206-2A的信號X1的平均值(聲壓)L1(前述(公式2))(參照圖4)。這樣，濾波器206-2A和聲壓算出部210-2A，作為獲得共振頻率帶的聲壓的第一獲得單元而起作用，濾波器206-1A和聲壓算出部210-1A，作為獲得基準頻率帶的聲壓的第二獲得單元而起作用。濾波器通過信號的平均值的算出方法，比如，可以是有效值(RMS)，也可以是絕對值平均。
在聲壓算出部210-1A、210-2A算出的聲壓L1、L2，分別輸入到聲壓比算出部212A。聲壓比算出部212A算出輸入的聲壓L1、L2的比J(＝L1/L2)(前述(公式4))。
在聲壓比算出部212A算出的聲壓比J，輸入到調節部214A。調節部214A，利用輸入的聲壓比J，通過由前述(公式5)的積分控制(I控制)，調節控制增益K(數字放大器108a的增益)。
確定控制增益的(公式1)和(公式5)有兩種功能。第一功能是調節控制增益K使得聲壓比J接近于目標值Jd，第二功能是將控制增益K限制在零(0)及其以上的值。第一功能，通過積分控制(I控制)來實現，第二功能通過(公式1)和(公式5)中的絕對值計算來實現。其中，進行積分控制的理由是為了防止，在聲壓比J和目標值Jd之間，在比例控制(P控制)或微分控制(D控制)中完全除不去的恒定偏差的產生。因此，最好至少包括積分控制，可以在積分控制中組合比例控制和/或微分控制。
此外，進行絕對值計算的理由是，為了在對控制增益K進行數字化調節的場合K的值有可能成為負，防止由此引起的誤操作(發散現象)。
若更具體地說明的話，通過將(Jd-J)在時間上的積分的值作為增益K，在聲壓比J比目標值Jd小的時候，增益K慢慢增大，同時聲壓比J也增大。反過來，當聲壓比J比目標值Jd大的時候，增益K慢慢減小，同時聲壓比J也減小。這樣，聲壓比J向目標值Jd收斂，擴音器102的輸出信號的聲譜被最優化。
另一方面，由于如果控制增益K減小達到負值則會產生發散(衰減/howling)，因此為了防止這種現象將積分值的絕對值作為控制增益K。這樣，能夠將控制增益K的下限值控制在“0”。
因此，由于已知聲壓比J相對于控制增益K是單調遞增的，能夠通過(公式1)和(公式5)的積分，來控制將控制增益K調節為最合適的值。
圖5A、圖5B和圖5C，是用于說明由與本實施方式相關的主動噪音消除控制的效果的圖，圖5A是表示在風產生的聲音較大的狀態下的效果的圖，圖5B是表示在風產生的聲音較小的狀態下的效果的圖，圖5C是表示沒有風產生的聲音的狀態下的效果的圖。
與本實施方式相關的主動噪音消除控制，比如，基于(公式2)～(公式5)的主動噪音消除控制，能夠消除耳根傳遞函數的個人差異的同時，能夠進行與風產生的聲音的大小無關的最優化控制。
即，在本實施方式中，主動噪音消除控制的目標之一在于，將噪音(風產生的聲音)的聲譜形狀向某目標的聲譜形狀收斂。作為目標的聲譜形狀的一個例子，比如，聲壓L2是聲壓L1的10倍(聲壓級別為+20dB)，也就是，(公式5)中設定為目標值Jd＝1/10。然后，通過(公式5)進行調節，使得現在的聲壓L1、L2的比J(＝L1/L2)與目標值Jd一致。換句話說，在本實施方式中，由于利用了不同頻率帶的聲壓的比，能夠進行不依賴擴音器輸出信號的絕對值的控制。
若進一步地說明，在通過主動噪音消除(ANC)對共振頻率帶的聲壓L1進行增音的時候，使用者P，通過與ANC之前的聲壓L1之間的比較來識別該“嘈雜”。也可以換一種說法，即將受到ANC影響少的頻率帶f3的聲壓作為L3的時候，通過同樣地與ANC之后的聲壓L1進行比較來識別ANC之后的聲壓L3。這是由于聲壓L3通過ANC后，其聲壓幾乎沒有變化(對于整體的噪音級別的大小是有影響的)。由此，消音域(由ANC導致的消音對象的頻率域。主要是風產生的聲音的頻率域)的聲音能夠得到更好的消音，而且，應該存在一個，共振頻率帶的聲音也幾乎感覺不到“嘈雜”的、適度的、聲壓L3和L1之間的相對關系(ANC之后的聲壓比)。這個適度的相對關系，不限于某特定的頻率帶的聲壓L3和L1，而存在于所有的頻率之間。因此，通常的，作為ANC之后的聲譜形狀，可以說存在在合適的點上適當的聲譜形狀。
由于表示整個頻率域的聲壓級別的前述聲壓L2，可作為在ANC前后幾乎不變化的值而使用，因此聲壓比J＝L1/L2，是表示依賴于控制增益K的聲譜形狀的值。在此，通過調整控制增益K使得該聲壓比J接近目標值Jd，能夠實現適當的聲譜。
例如，在圖5A和圖5B中，在低頻域(消音域)的噪音較大的場合(聲壓比J較小的場合)，使控制增益K提高。這樣，如同圖中的箭頭A所示，低頻域的噪音降低了。另一方面，在高頻域(共振頻率域)的噪音較大的場合(聲壓比J較大的場合)，使控制增益K減小。這樣，如同圖中的箭頭B所示，高頻域的噪音降低了。對控制增益K的這樣的控制，通過由前述(公式1)或(公式5)的積分控制而自動地進行，由此，能夠向適度的目標聲譜的形狀收斂。
而且，如圖5A和圖5B所示，目標聲譜形狀與整體的噪音級別的大小無關。也就是說，目標聲譜的形狀不隨風產生的聲音的大小而變化，代表該目標聲譜的目標值Jd為恒定值。因此，通過利用聲壓比J的前述積分控制，來調整控制增益K，由此可以進行不依賴于風產生的聲音的大小的最合適的控制。
將風產生的聲音通過主動噪音消除來抵消的方法的最終目標是，如上所述，將風產生的聲音的聲譜形狀，在合適的點上收斂于適當的聲譜形狀。雖然任何使用者P都能夠對控制增益K進行調節使其收斂于該目標聲譜的形狀，但由于耳根傳遞函數的個人差異，用于收斂的控制增益K的值根據使用者P的不同而不同。從而，為了消除個人差異，不能只簡單地調節控制增益，還應該在直接監視聲譜的形狀的同時，調節控制增益K使其收斂于適當的形狀。這種方法，也是通過利用前述的聲壓比的積分控制來實現的。
此外，在沒有風產生的聲音的狀態下，控制增益K被設定為零(0)，如圖5C所示，不用進行主動噪音消除，避免不必要的對噪音信號的增音。換句話說，在沒有風產生的聲音的狀態下，擴音器輸出信號中主要是背景噪音(主要是高頻域的聲音)占主要部分。由此，整個噪音之中高頻成分占的比例，與存在風產生的聲音的狀態下相比要大。因此，聲壓比J(＝L1/L2或者Lw/Lr)的值超過目標值Jd，例如，遵照(公式5)控制增益K持續減少。但是，由于為了絕對值的計算，防止K的值成為負的，最終向K＝0收斂，揚聲器104的輸出成為零(0)。也就是說，不進行主動噪音消除。
(控制方法2)上面，對消除耳根傳遞函數的個人差異的方法進行了說明，但如上所述，還存在風產生的聲音的坡度上存在個人差異的場合。換句話說，雖然風產生的聲音的聲譜一般成為向右方下降的形狀，但已知根據個人差異還存在該坡度變化的場合(參照圖14)。由于前述聲壓比J依賴于聲譜坡度，所以當該目標值Jd確定為恒定值時，不一定能夠消除關于風產生的聲音的聲譜的坡度的個人差異。
圖14是表示風產生的聲音的聲譜坡度的個人差異的圖。如圖14所示，雖然風產生的聲音的聲壓一般是頻率越低越高，頻率越高越低，但也有在其坡度上存在個人差異的場合。圖14所示的例子中，使用者M1比使用者M2的坡度平緩。坡度比通常平緩的場合，高頻率成分占風產生的聲音的整體的比例大。因此，由于通過ANC不怎么能夠消音(也就是，在共振頻率域中不怎么進行增音)的狀態下聲壓比J取較大的值，因此控制增益K調節得比通常小些，消音效果也小。另一方面，相反的場合，也就是，坡度比通常急的場合，由于聲壓比J變得取比較小的值，因此控制增益比通常增大，導致共振頻率域中的增音變大。
因此，這里，對主動噪音消除控制的方法進行說明，該主動噪音消除控制的方法不僅能對應耳根傳遞函數的個人差異，還能對應風產生的聲音的聲譜坡度的個人差異。
圖6是表示實現與本實施方式相關的主動噪音消除控制的數字電路的另一個例子的方塊圖。此外，圖7是用于說明通過該數字電路實現的主動噪音消除控制的圖。而且，對于與圖3相同的構成要素，付上相同的附圖標記，省略一部分其說明。
本控制方法的特征如下，在通過圖3和圖3A所示的構成的前述控制方法1中，與聲壓比J的目標值Jd為恒定值的情況相對，目標值Jd為風產生的聲音的聲譜坡度的函數。
在本控制方法中，擴音器102的輸出信號(擴音器位置的聲壓值)，分別輸入到3個濾波器302-1、302-3、302-4中。濾波器302-1是選擇并通過某特定的頻率帶(比如，頻率f1)的信號的濾波器，濾波器302-3是選擇并通過另一個特定的頻率帶(比如，頻率f3)的信號的濾波器，濾波器302-4是選擇并通過又一個特定的頻率帶(比如，頻率f4)的信號的濾波器。頻率f1是共振頻率，頻率f3、f4分別是受到主動噪音消除(ANC)的影響較少的頻率(參照圖7)，是用于求出聲譜的坡度的2個坡度基準頻率域內的頻率。并且，圖7中，“N1”表示頭盔內的ANC之前的噪音的聲譜，“N2”表示頭盔內的ANC之后的噪音的聲譜。
通過各個濾波器302-1、302-3、302-4的信號X1、X3、X4，分別通過A/D變換器304-1、304-3、304-4輸入到聲壓算出部306-1、306-3、306-4。聲壓算出部306-1算出通過濾波器302-1的信號X1的平均值(聲壓)L1，聲壓算出部306-3算出通過濾波器302-3的信號X3的平均值(聲壓)L3，聲壓算出部306-4算出通過濾波器302-4的信號X4的平均值(聲壓)L4(參照圖7)。濾波器通過信號的平均值的算出方法，比如，可以是有效值(RMS)，也可以得絕對值平均。
然后，在聲壓算出部306-1、306-3算出的聲壓L1、L3，分別輸入到聲壓比算出部308。聲壓比算出部308算出輸入的聲壓L1、L3的比J(＝L1/L3)。
另一方面，在聲壓算出部306-1、306-4算出的聲壓L3、L4輸入到作為坡度取得單元的聲壓比算出部310，該聲壓比算出部310獲得擴音器輸出信號的聲譜的坡度。聲壓比算出部310算出輸入的聲壓L3、L4的比Q(＝L4/L3)。該聲壓比Q表示擴音器輸出信號的聲譜坡度，也就是，風產生的聲音的聲譜坡度。一般地說，風產生的聲音占主要部分的情況中，Q取1及其以下的值，沒有風產生的聲音且背景噪音占主要部分的情況下，Q取接近1的值。
在聲壓比算出部310算出的聲壓比Q，輸入到作為目標聲壓比設定單元的目標值算出部312。目標值算出部312，利用輸入的聲壓比Q，根據預先設定的Jd函數(目標聲壓比函數)，算出目標值Jd。Jd函數，如后所述，是將聲壓比J的目標值Jd，作為聲壓比Q(也就是風產生的聲音的聲譜坡度)的函數。
而且，在聲壓比算出部308算出的聲壓比J和在目標值算出部312算出的目標值Jd，輸入到調節部314。調節部314，利用輸入的聲壓比J和目標值Jd，通過積分控制(I控制)調節控制增益K(數字放大器108a的增益)。
具體地說，如下述的(公式6)所示，將相對于目標值Jd的聲壓比J的偏差(Jd-J)進行時間積分，取其絕對值并確定為控制增益K。
K＝|∫(Jd-J)dt|………(公式6)圖8是表示Jd函數的一個例子的圖。Jd函數如圖8所示，在存在風產生的聲音的區域(風產生的聲音區域。噪音區域)，和沒有風產生的聲音的區域(無風區域。無噪音時)中，分別具有不同的特性。具體地說，在Q(＝L4/L3)小的風產生的聲音的區域中，目標值Jd相對于Q單調遞增，在Q接近于1的無風區域中，目標值Jd優選取為比“1”小的值。在圖8的例子中，目標值Jd的峰值p位于風產生聲音的區域和無風區域之間，以該峰值p為界，在無風區域一側相對于Q目標值Jd單調減少，進而，在無風區域中為一個比“1”小的基本恒定值C。該恒定值C確定為，比峰值p處的目標值Jd小，比風產生聲音的區域中的目標值Jd的下限值大。
圖8A是表示Jd函數的其它例子的圖。該例子中，目標值Jd，對于風產生聲音的區域中相對于Q單調遞增，在無風區域中為在“1”及其以下的基本恒定值。而且，在風產生聲音的區域和無風區域之間，不存在峰值。
而且，在圖8和圖8A的例子中，雖然目標值Jd的上限值大致等于“1”，但有時將目標值Jd的上限值設定為比“1”大是適當的場合，此外，有時設定為比“1”小是適當的場合。此外，在圖8和圖8A的例子中，在無風區域中，雖然目標值Jd與Q無關地為恒定值，但是目標值Jd還可以相對于Q單調遞減。
更具體地說，在風產生的聲音的區域中，Q(＝L4/L3)小，也就是說，聲譜的坡度急的場合，減小聲壓比J(＝L1/L3)的目標值Jd并使L1的值相對較小，反過來，Q較大，也就是說，聲譜的坡度平緩的場合，增大聲壓比J的目標值Jd并使L1的值相對較大。所以，在風產生的聲音的區域中，Jd函數向右上升。
與此相對，在無風區域中，聲譜的坡度進一步變得平緩直到變得幾乎平坦(Q1)。在此，將目標值Jd設定得小為1及其以下。這樣，為了減小L1的值而減小控制增益K，由于最終成為零(0)，無需進行不必要的ANC就結束。
而且，在圖6的電路中，作為一個例子，比如，數字放大器108a、聲壓算出部306-1、306-3、306-4、聲壓比算出部308、310、目標值算出部312、以及調節部314，由數字信號處理器(DSP)316構成。
此外，成為表示聲壓比J和聲譜的坡度的Q的值的基礎的聲壓的頻率帶，不限于上述的頻率帶f1、f3、f4。比如，還可以利用下面的(公式7)～(公式13)來調節控制增益K。
L1≡1T∫0T|F1y(t)|dt]]>………(公式7)L2≡1T∫0T|y(t)|dt]]>………(公式8)L3≡1T∫0T|F3y(t)|dt]]>………(公式9)L4≡1T∫0T|F4y(t)|dt]]>………(公式10)J≡L1/L2………(公式11)Jd≡Jd(L4/L3) ………(公式12)K＝|∫kp(Jd-J)dt| ………(公式13)這里，(公式7)、(公式9)、(公式11)、(公式13)分別與前述的(公式2)～(公式5)相同。即，聲壓比J(＝L1/L2)是在風產生的聲音中共振頻率帶的成分所占的比例。此外，F1、F3、F4分別是表示中心頻率f1、f3、f4的濾波器的濾波運算符，將信號y(t)用這些濾波器進行濾波處理的結果用“F1y(t)”，“F3y(t)”，“F4y(t)”表示。
通過進行這樣的控制，能夠對控制增益K進行調節，使之對應于風產生的聲音的聲譜坡度的個人差異，而且避免進行在無風的時候的不必要的主動噪音消除(ANC)。
圖6A是表示利用前述(公式7)～(公式13)來調整控制增益K的場合的構成例的方塊圖。在該圖6A中，對應于圖6所示的各部分的部分，付上同樣的附圖標記來表示。
擴音器102的輸出信號，施加到前述的3個濾波器302-1(對應于運算符F1)、302-3(對應于運算符F3)、302-4(對應于運算符F4)，并輸入到通過整個頻率域信號的全通濾波器302-2。通過該濾波器302-2的信號y，用A/D變換器304-2變換成數字信號之后，輸入到聲壓算出部306-2。聲壓算出部306-2算出(前述(公式8))通過濾波器302-2的信號y的平均值(聲壓)L2(整個頻率域的平均聲壓級別)。濾波通過信號的平均值的算出方法，比如，可以是有效值(RMS)，也可以是絕對值平均。
在聲壓算出部306-1、306-2算出的聲壓L1、L2，輸入到聲壓比算出部308A。聲壓比算出部308，算出(前述(公式11))輸入的聲壓L1、L2的比J(＝L1/L2)。
另一方面，在聲壓算出部306-3、306-4算出的聲壓L3(前述(公式9))、L4(前述(公式10))，與圖6的構成的場合相同，輸入到聲壓比算出部310。
然后，在聲壓比算出部308A算出的聲壓比J和在目標值算出部312算出的目標值Jd(前述(公式12))輸入到調節部314A。調節部314A，利用輸入的聲壓比J和目標值Jd，通過積分控制(I控制)來調節(前述(公式13))控制增益K(數字放大器108a的增益)。
確定控制增益的(公式6)和(公式13)，與控制方法1的場合相同，具有兩種功能。第一功能是調節控制增益K使得聲壓比J接近于目標值Jd，第二功能是將控制增益K限制在零(0)及其以上的值。即，通過將(Jd-J)的時間上的積分的值作為增益K，在聲壓比J比目標值Jd小的時候，使得增益K慢慢增大，同時聲壓比J也增大。反過來，在聲壓比J比目標值Jd大的時候，使得增益K慢慢減小，同時聲壓比J也減小。這樣，使聲壓比J向目標值Jd收斂，擴音器102的輸出信號的聲譜得到最優化。另一方面，由于控制增益K減小到負的值時會產生發散(衰減/howling))，為了防止其發生將積分值的絕對值作為控制增益K。
下面，以風產生的聲音的區域中聲譜坡度急的場合、風產生的聲音的區域中聲譜坡度平緩的場合、以及無風區域(聲譜坡度平坦)的場合為例，對本控制的作用效果進行說明。
圖9A表示風產生的聲音的區域中聲譜坡度急的場合的聲譜的例子，圖9B表示該場合的控制方法，圖9C表示該控制的效果。
在風產生的聲音的區域中聲譜的坡度急的場合，也就是，Q(＝L4/L3)小的場合(參照圖9A)，控制控制增益K使得共振頻率帶f1中的增音量ΔL抑制在容許范圍內。具體地說，由于Q(＝L4/L3)小，根據圖8和圖8A的Jd函數，目標值Jd設定得也小。這樣，相對于L3，L1的目標值相對下降，圖中的箭頭的長度變長。所以，調節(參照圖9B)控制增益K使得聲壓比J(＝L1/L3)減小。其結果是，能夠將增音量ΔL抑制在一定的容許范圍內(參照圖9C)。
圖10A表示風產生的聲音的區域中坡度平緩的場合的聲譜的例子，圖10B表示該場合的控制方法，圖10C表示該控制方法的效果。
風產生的聲音的區域中聲譜的坡度平緩的場合，也就是，Q(＝L4/L3)大的場合(參照圖10A)，控制控制增益K使得共振頻率帶f1中的增音量ΔL抑制在容許范圍內。具體地說，由于Q(＝L4/L3)大，根據圖8和圖8A的Jd函數，目標值Jd設定得也大。這樣，相對于L3，L1的目標值也相對上升，圖中的箭頭的長度變短。所以，調節(參照圖10B)控制增益K使得聲壓比J(＝L1/L3)增大。其結果是，能夠將增音量ΔL抑制在一定的容許范圍內(參照圖10C)。
圖11A表示無風區域(坡度平坦)的場合的聲譜，圖11B表示該場合的控制方法，圖11C表示該控制方法的效果。
無風區域的場合，也就是，聲譜的坡度平坦的場合(參照圖11A)，不進行主動噪音消除(ANC)。具體地說，根據圖8和圖8A的Jd函數，目標值Jd設定為比1充分小。此時，由于L1和L3大致相等，J的值大致等于1，此外，為了使J接近于Jd(使得L1降低)而調節控制增益K。具體地說，使得控制增益K不斷減小。另一方面，由于(公式13)中付有絕對值符號，K只能為零(0)及其以上的值。所以，控制增益K成為零(0)(參照圖11B)。其結果是，揚聲器104的輸出成為零(0)，不進行主動噪音消除(ANC)。而且，圖11A中，“N0”是背景噪音。
這樣，根據本控制方法，由于將聲壓比J的目標值Jd相應于風產生的聲音的聲譜坡度Q進行變更，所以即使在風產生的聲音的聲譜的坡度上產生個人差異也能夠對應。
而且，在上述的控制方法中，雖然各種參數分別只使用一個，但不限于此，例如，還可以使用多個(M個)聲壓比J1～JM。具體地說，取多個(M個)聲壓比J1～JM的平均。這樣，能夠提高精度。例如，在圖12A中，示出了將風產生的聲音的坡度和共振頻率的聲壓分別用一個參數值表示的場合。與此相對，在圖12B中，示出了將風產生的聲音的坡度和共振頻率的聲壓分別用兩個參數值表示的場合。
圖15是用于說明本發明的其它實施方式的圖，示出了配備了如前述的主動噪音消除頭盔的車輛系統的整體構成。此外，圖16是表示該車輛系統的電氣構成的方塊圖。在這樣的圖15和圖16中，與前述的圖1A和圖1B所示的各部分相對應的部分，用同一的附圖標記表示。
在本實施方式中，主動噪音消除頭盔的構成要素中，僅將擴音器102和揚聲器104(例如平板揚聲器)安裝在頭盔主體10上，控制電路106等的剩余的構成部分，配備在ANC控制放大器21上，該放大器21為安裝在作為車輛的一個例子的二輪車輛的車體20上的車體側裝置。然后，在該ANC控制放大器21和擴音器102以及揚聲器104之間，通過束緊多條導線的導線束22，進行有線連接。
導線束22形成具備擴音器信號線23和聲音信號線24的通信單元，該擴音器信號線23用于將擴音器102的輸出信號輸入到ANC控制放大器21，該聲音信號線24用于將來自ANC控制放大器21的用于消音的控制信號供給到揚聲器104。
聲音信號線24，進一步，與配備在車體20上的聲音信息發生裝置30連接。該聲音信息發生裝置30具備生成聲音信號的聲源部31，以及將該聲源部31生成的聲音信號放大并傳遞到聲音信號線24的放大器32。從而，聲音信號線24，承擔著作為將聲音信號傳遞到頭盔主體10上的傳遞單元的功能。
這樣，在頭盔10主體內部配備的揚聲器104，總是發出用于消音的控制信號的聲音的同時，在必要的時候將從聲音信息發生裝置發出的聲音信號進行音響化。也就是，揚聲器104還具有將聲音信息音響化的作為聲音信息發聲單元的功能。這樣，頭盔主體10的佩戴者，在將風產生的聲音良好地被消音了的狀態下，能夠聽取聲音信息發生裝置30發出的聲音信息。
聲音信息發生裝置30可以是，進行聲音導航的導航裝置，也可以是收音機或音頻播放器等的音頻裝置，還可以是手機(比如，除了具有用于會話的基本功能之外還具有郵件讀取功能的手機)等等。
在ANC控制放大器21以及聲音信息發生裝置30和頭盔主體10之間，不必一定得用有線連接，也可以通過紅外線通信等的無線通信，進行它們之間的信號接收。
此外，作為ANC控制放大器21的內部構成，也可以適用如前述圖3、圖3A、圖6以及圖6A的任意一個所示的結構。
當然，上述的實施方式，只要是需要頭盔的場合，也可以適用于四輪車輛。
雖然進行了對于本發明的實施方式的詳細說明，但這些只是用于使本發明的技術內容更加清楚明白而使用的具體例子，而不應解釋為將本發明限定于該具體實施方式
，本發明的精神和范圍僅用其后的權利要求書進行限定。
本申請對應于2003年12月2日在日本國特許廳提出的專利申請2003-403745號，該申請的全部公開在這里進行引用的組合進來的技術方案。
權利要求
1.一種主動噪音消除頭盔，具有檢出單元，其檢出頭盔主體內的噪音；發聲單元，其產生用于抵消通過該檢出單元檢出的噪音的聲音；生成單元，其對前述檢出單元的輸出信號進行運算處理并生成控制信號；放大單元，其對通過該生成單元生成的控制信號進行放大并供給到前述發聲單元；聲壓比獲得單元，其利用前述檢出單元的輸出信號，獲得相互不同頻率帶的聲壓的比；調節單元，其利用通過該聲壓比獲得單元獲得的前述聲壓比，對前述放大單元的增益進行調節，使得前述檢出單元的輸出信號的聲譜接近于規定的目標聲譜。
2.如權利要求1所述的主動噪音消除頭盔，其特征在于，前述檢出單元配置在頭盔主體內，使其在頭盔主體被佩戴時配置在使用者的耳根。
3.如權利要求1所述的主動噪音消除頭盔，其特征在于，前述聲壓比獲得單元具有多個濾波器，其對前述檢出單元的輸出信號進行相互不同的頻率特性的濾波；聲壓算出單元，其對前述多個濾波器的各輸出信號進行處理并算出相互不同的多個頻率帶的聲壓；聲壓比算出單元，其利用通過該聲壓算出單元算出的多個頻率帶的聲壓算出成為控制用的指標的聲壓比。
4.如權利要求1所述的主動噪音消除頭盔，其特征在于，前述聲壓比獲得單元具有第一獲得單元，其利用前述檢出單元的輸出信號獲得共振頻率帶的聲壓；第二獲得單元，其利用前述檢出單元的輸出信號獲得成為比較的基準的基準聲壓；聲壓比算出單元，其算出通過這些第一和第二獲得單元分別獲得的共振頻率帶的聲壓和比較用的基準聲壓的比。
5.如權利要求4所述的主動噪音消除頭盔，其特征在于，前述第二獲得單元是，將通過前述發聲單元發出的聲音進行消音的消音域和比前述共振頻率帶，受到由主動噪音消除的影響更少的基準頻率域的聲壓作為前述基準聲壓而獲得的單元。
6.如權利要求5所述的主動噪音消除頭盔，其特征在于，前述基準頻率域是全頻率域。
7.如權利要求1所述的主動噪音消除頭盔，其特征在于，前述調節單元是對前述放大單元的增益進行調解，使得通過前述聲壓比獲得單元獲得的聲壓比接近于與前述規定的目標聲譜對應的目標聲壓比的單元。
8.如權利要求1所述的主動噪音消除頭盔，其特征在于，進一步具有獲得前述檢出單元的輸出信號的聲譜的坡度的坡度獲得單元，前述調節單元是，利用通過前述聲壓比獲得單元獲得的聲壓比和通過前述坡度獲得單元獲得的坡度，對前述放大單元的增益進行調節，使得前述聲譜接近于規定的目標聲譜的單元。
9.如權利要求8所述的主動噪音消除頭盔，其特征在于前述調節單元具有目標聲壓比設定單元，其對應于通過前述坡度獲得單元獲得的坡度，將對應于前述規定目標聲譜的目標聲壓比進行可變設定；前述調節單元是對前述增益進行調節的單元，使得通過前述聲壓比獲得單元獲得的聲壓比，接近于通過前述目標聲壓比設定單元設定的目標聲壓比。
10.如權利要求9所述的主動噪音消除頭盔，其特征在于，前述目標聲壓比設定單元是在規定的噪音區域中，設定前述目標聲壓比，使其相對于前述坡度的減少而單調增加的單元。
11.如權利要求8所述的主動噪音消除頭盔，其特征在于，前述坡度獲得單元是，利用前述檢出單元的輸出信號，獲得通過前述發聲單元發出的聲音消音的消音域和比前述共振頻率帶受到的主動噪音消除的影響更小的至少兩個坡度基準頻率域的聲壓的比，由此獲得前述坡度的單元。
12.如權利要求1所述的主動噪音消除頭盔，其特征在于，前述調節單元在無噪音的時候，將前述增益設定為零。
13.一種車輛系統，其特征在于包括車體和權利要求1至12中的任意一項所述的主動噪音消除頭盔；在前述主動噪音消除頭盔的頭盔主體上，至少備有前述檢出單元和發聲單元；除了前述主動噪音消除頭盔的前述檢出單元和發聲單元之外的剩余構成部分的至少一部分，配備在前述車體上并形成車體側裝置；在前述車體側裝置和前述檢出單元以及發聲單元之間，進一步包括用于接受發送信號的通信單元。
14.一種車輛系統，其特征在于包括車體；如權利要求1至12中的任意一項所述的主動噪音消除頭盔；配備在前述車體上的、產生聲音信息的聲音信息產生單元；將該聲音信息產生單元產生的聲音信息傳遞到前述主動噪音消除頭盔的頭盔主體上的傳遞單元；配備在前述頭盔主體上的、將通過前述傳遞單元傳遞的聲音信息音響化的聲音信息發聲單元。
15.一種頭盔內噪音消除方法，包括通過檢出單元檢出頭盔主體內的噪音的步驟；從發聲單元產生用于抵消檢出的噪音的聲音的步驟；對前述檢出單元的輸出信號進行運算處理并生成控制信號的步驟；將該生成的控制信號通過放大單元放大并供給到前述發聲單元的步驟；利用前述檢出單元的輸出信號，獲得相互不同的頻率帶的聲壓的比的步驟；利用該獲得的前述聲壓比，調節前述放大單元的增益使得前述檢出單元的輸出信號的聲譜接近于規定的目標聲譜的增益調節步驟。
16.如權利要求15所述的頭盔內噪音消除方法，其特征在于，還包括獲得前述檢出單元的輸出信號的聲譜的坡度的步驟，前述增益調節步驟包括，利用前述獲得的聲壓比和前述獲得的坡度，調節前述放大單元的增益，使得前述聲譜接近于規定的目標聲譜的步驟。
全文摘要
主動噪音消除頭盔(100)包括檢出頭盔主體(10)內的噪音的檢出單元(102)，以及產生用于抵消通過該檢出單元(102)檢出的噪音的聲音的發聲單元(104)。通過前述檢出單元(102)的輸出信號的運算處理生成控制信號，通過放大單元(108)對該控制信號進行放大并供給到發聲單元(104)。利用前述檢出單元(102)的輸出信號，求出相互不同頻率帶的聲壓的比。利用該聲壓比，對放大單元(108)的增益進行調節，使得檢出單元(102)的輸出信號的聲譜接近于規定的目標聲譜。
文檔編號A61F11/00GK1624762SQ20041009805
公開日2005年6月8日 申請日期2004年12月2日 優先權日2003年12月2日
發明者阪脅篤 申請人:雅馬哈發動機株式會社