(57)【要約】      （修正有）【課題】ＡＮＣ動作中のフィルタの切り替えによって発生する異音を、騒音打消信号をオフすることなく低減する。【解決手段】ＡＮＣ回路１２，１５は、入力された騒音信号にフィルタ処理を施して騒音打消信号を出力するデジタルフィルタ演算部２０と、デジタルフィルタ演算部２０のフィルタ係数を切り替えるセレクタ２１と、フィルタ係数の切替指示信号と騒音信号又は騒音打消信号とに基づいて、セレクタ２１の動作を制御する制御部２２と、を備える。制御部２２は、切替指示信号からフィルタ係数の切替指示を検出した後、騒音信号又は騒音打消信号の所定の変化又は所定の状態を検出したときに、フィルタ係数を切り替えるようにセレクタ２１の動作を制御する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力された騒音信号にフィルタ処理を施して騒音打消信号を出力するデジタルフィルタ演算部と、
前記デジタルフィルタ演算部のフィルタ係数を切り替えるセレクタと、
前記フィルタ係数の切替指示信号と前記騒音信号又は前記騒音打消信号とに基づいて、前記セレクタの動作を制御する制御部と、
を備えるＡＮＣ回路であって、
前記制御部は、前記切替指示信号から前記フィルタ係数の切替指示を検出した後、前記騒音信号又は前記騒音打消信号の所定の変化又は所定の状態を検出したときに、前記フィルタ係数を切り替えるように前記セレクタの動作を制御する、ＡＮＣ回路。
【請求項２】
請求項１に記載のＡＮＣ回路であって、
前記所定の変化は、前記騒音信号又は前記騒音打消信号の正負符号が反転することである、ＡＮＣ回路。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のＡＮＣ回路であって、
前記所定の状態は、前記騒音信号又は前記騒音打消信号の絶対値が予め定められた閾値以下の状態である、ＡＮＣ回路。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載のＡＮＣ回路と、
騒音を収音するマイクロフォンの出力信号をＡＤ変換して前記騒音信号として出力するＡＤＣと、
前記ＡＮＣ回路から出力される前記騒音打消信号をＤＡ変換して出力するＤＡＣと、
を備える、ＡＮＣシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＡＮＣ回路及びＡＮＣシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ヘッドフォンなどのノイズ除去技術として、フィードフォワード型ＡＮＣ（Ａｃｔｉｖｅ  ｎｏｉｓｅ  ｃｏｎｔｒｏｌ）と、フィードバック型ＡＮＣがある。
【０００３】
フィードバック型ＡＮＣは、ヘッドフォンの内側に騒音用マイクがあり、騒音用マイクで収音した騒音信号の位相を反転した信号をスピーカで出力し、帰還制御を行うことで、ヘッドフォン外部から侵入したノイズをキャンセルさせるものである。帰還制御を行っているため高いノイズキャンセル効果を持っているが、フィードバックループによる発振を考慮する必要がある。
【０００４】
フィードフォワード型ＡＮＣは、ヘッドフォンの外側に騒音用マイクがあり、騒音用マイクで収音した騒音信号に対してヘッドフォン外部から侵入したノイズ信号と同ゲインかつ位相を反転させた信号となるように処理し、この信号をスピーカで出力し、耳に近いところでノイズをキャンセルさせるものである。フィードフォワード型は、ループがないため発振する可能性はなく安定度が高いが、ユーザー毎に耳の形状が異なるため高いノイズキャンセル効果を持っていない。
【０００５】
特許第５９５６０８３号報及び特許第５００７５６１号報は、フィードバック及びフィードフォワード能動騒音打消信号経路に対して、低減利得の異なるフィルタを適用する技術である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第５９５６０８３号
【特許文献２】特許第５００７５６１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来技術のように、利得の異なるフィルタをＡＮＣ動作時に切り替えた場合、騒音打消信号が不連続となり異音が発生し、ユーザーに不快感を与えてしまう。
【０００８】
また、ＡＮＣ動作中のフィルタの切り替えによる異音を発生させないために、フィルタ切り替え前に、騒音打消信号を一度オフし、フィルタを切り替えてから、オンすることが一般的である。しかし、騒音打消信号が一度オフしてしまい、ユーザーに不満を与えてしまう。
【０００９】
つまり、従来技術は、ＡＮＣ動作中のフィルタの切り替えによって発生する異音を、騒音打消信号をオフすることなく低減することができないという問題がある。
【００１０】
本発明は、ＡＮＣ動作中のフィルタの切り替えによって発生する異音を、騒音打消信号をオフすることなく低減する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一実施形態に係るＡＮＣ回路は、
入力された騒音信号にフィルタ処理を施して騒音打消信号を出力するデジタルフィルタ演算部と、
前記デジタルフィルタ演算部のフィルタ係数を切り替えるセレクタと、
前記フィルタ係数の切替指示信号と前記騒音信号又は前記騒音打消信号とに基づいて、前記セレクタの動作を制御する制御部と、
を備えるＡＮＣ回路であって、
前記制御部は、前記切替指示信号から前記フィルタ係数の切替指示を検出した後、前記騒音信号又は前記騒音打消信号の所定の変化又は所定の状態を検出したときに、前記フィルタ係数を切り替えるように前記セレクタの動作を制御する。
【００１２】
本発明の一実施形態に係るＡＮＣシステムは、
入力された騒音信号にフィルタ処理を施して騒音打消信号を出力するデジタルフィルタ演算部と、前記デジタルフィルタ演算部のフィルタ係数を切り替えるセレクタと、前記フィルタ係数の切替指示信号と前記騒音信号又は前記騒音打消信号とに基づいて、前記セレクタの動作を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記切替指示信号から前記フィルタ係数の切替指示を検出した後、前記騒音信号又は前記騒音打消信号の所定の変化又は所定の状態を検出したときに、前記フィルタ係数を切り替えるように前記セレクタの動作を制御する、ＡＮＣ回路と、
騒音を収音するマイクロフォンの出力信号をＡＤ変換して前記騒音信号として出力するＡＤＣと、
前記ＡＮＣ回路から出力される前記騒音打消信号をＤＡ変換して出力するＤＡＣと、を備える。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の実施形態によれば、ＡＮＣ動作中のフィルタの切り替えによって発生する異音を、騒音打消信号をオフすることなく低減可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態１のハイブリッド型ＡＮＣシステムの概略構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施形態１のＡＮＣ回路の概略構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施形態１の制御部の概略構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の実施形態１における係数切り替えのタイミングチャートである。
【図５】本発明の実施形態２の制御部の概略構成を示すブロック図である。
【図６】本発明の実施形態２における係数切り替えのタイミングチャートである。
【図７】本発明の実施形態３のＡＮＣ回路の概略構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
＜実施形態１＞
（構成）
図１は、本発明の実施形態１のハイブリッド型ＡＮＣシステムＡの概略構成を示すブロック図である。ハイブリッド型ＡＮＣは、上記フィードバック型ＡＮＣとフィードフォワード型ＡＮＣを組み合わせたものである。フィードフォワード型ＡＮＣでキャンセルした残りのノイズをフィードバック型ＡＮＣでさらにキャンセルさせることで更に高いキャンセル効果を持つ。
【００１６】
詳細には、ハイブリッド型ＡＮＣシステムＡは、第１マイクロフォン１０と、第１ＡＤＣ（Analog-Digital Converter）１１と、第１ＡＮＣ回路１２と、第２マイクロフォン１３と、第２ＡＤＣ１４と、第２ＡＮＣ回路１５と、加算器１６と、ＤＡＣ（Digital-Analog Converter）１７と、スピーカ１８と、操作部１９と、を備える。
【００１７】
第１マイクロフォン１０、第１ＡＤＣ１１、及び第１ＡＮＣ回路１２が、フィードバック型ＡＮＣを実施する。第１マイクロフォン１０は、騒音を収音してアナログ騒音信号を出力する。第１ＡＤＣ１１は、アナログ騒音信号をＡＤ変換し、デジタル騒音信号として第１ＡＮＣ回路１２に入力する。また、第２マイクロフォン１３、第２ＡＤＣ１４、及び第２ＡＮＣ回路１５が、フィードフォワード型ＡＮＣを実施する。第２マイクロフォン１３は、騒音を収音してアナログ騒音信号を出力する。第２ＡＤＣ１４は、アナログ騒音信号をＡＤ変換し、デジタル騒音信号として第２ＡＮＣ回路１５に入力する。
【００１８】
加算器１６には、ＡＮＣ回路１２及び１５がそれぞれ出力する騒音打消信号が入力される。ＤＡＣ１７は、加算器１６によって出力されたデジタル信号をアナログ信号に変換して、スピーカ１８に出力する。操作部１９は、後述するようにユーザー又はマイコンからの命令に基づいて、ＡＮＣ回路１２及び１５それぞれのフィルタ係数を切り替えるための切替指示信号をＡＮＣ回路１２及び１５それぞれに出力する。
【００１９】
図２は、実施形態１におけるＡＮＣ回路１２又は１５のブロック図である。ＡＤＣ１１又は１４から入力された騒音信号にフィルタ処理を施して騒音打消信号を出力するデジタルフィルタ演算部２０と、デジタルフィルタ演算部２０のフィルタ係数を切り替えるセレクタ２１と、制御部２２と、を備える。制御部２２は、操作部１９からの切替指示信号とＡＤＣ１１又は１４からの騒音信号とに基づいてセレクタ２１の動作を制御する。より詳細には、制御部２２は、騒音信号をモニターしてセレクタ２１への制御信号を出力する。
【００２０】
図３は、実施形態１における制御部２２のブロック図である。制御部２２は、入力された騒音信号の符号ビットと、遅延器２３で１サンプル遅延させた騒音信号の符号ビットとの比較を行う符号比較器２４と、符号比較器２４から出力される係数更新信号により操作部１９からの切替指示信号によるフィルタ係数の指定を保持し、セレクタ２１に対する制御信号として出力する係数番号保存器２５を備える。
【００２１】
（動作）
図４は、実施形態１における係数切り替えのタイミングチャートである。係数切り替えの動作は以下のとおりである。
1.  ユーザー又はマイコンから操作部１９に係数Ｃ１から係数Ｃ２への切替命令が発行される。
2.  操作部１９は、出力する切替指示信号のレベルを、係数Ｃ１に対応するＬｏｗから係数Ｃ２に対応するＨｉｇｈに切り替える。すなわち、出力する切替指示信号のレベルを切り替えることは、フィルタ係数の切替指示として機能する。
3.  符号比較器２４が正負符号の比較を開始する。
4.  騒音信号の符号Ｂｉｔと、遅延器２３で遅らせた１サンプル前の騒音信号の符号ビットが符号比較器２４に入力される。図４のタイミングチャートで示すように、フィルタ係数の切替指示を検出した後（すなわち、操作部１９からの切替指示信号のレベルが切り替わった後）、騒音信号の正負符号の反転を検出したときに（すなわち、騒音信号の符号Ｂｉｔと遅延器２３の出力の符号Ｂｉｔの値が異なったときに）、符号比較器２４は、係数更新信号を出力する。
5.  係数番号保存器２５は、係数更新信号を受け取ると、出力する制御信号のレベルを、係数Ｃ１に対応するＬｏｗから、操作部１９からの切替指示信号で指定された係数Ｃ２に対応するＨｉｇｈに切り替える。
6.  セレクタ２１に係数Ｃ１から係数Ｃ２に切り替える制御信号が入力されると、セレクタ２１は、デジタルフィルタ演算部２０のフィルタ係数を係数Ｃ１から係数Ｃ２に切り替える。
7.  デジタルフィルタ演算部２０は、フィルタ係数を係数Ｃ２に設定してフィルタ演算を行う。
【００２２】
（実施形態１の効果）
本実施形態１の構成は、騒音信号のレベルがゼロ又は極めて小さい点で係数の切り替えが行えるため、騒音打消信号が連続的になる。したがって、騒音打消信号をオフせずとも、異音を抑えてフィルタ係数の切り替えが可能となる。
【００２３】
＜実施形態２＞
（構成）
本発明の実施形態２のハイブリッド型ＡＮＣシステムＡの構成は、実施形態１と同様である。実施形態２のＡＮＣ回路１２及び１５は、制御部２２の構成が実施形態１と異なっており、残りのブロックの構成は、実施形態１と同様である。
【００２４】
図５は、実施形態２における制御部２２のブロック図である。騒音信号の絶対値を出力する絶対値算出部２６と、騒音信号の絶対値と予め定められた閾値との比較を行うレベル比較器２７と、レベル比較器２７から出力される係数更新信号により操作部１９からの切替指示信号によるフィルタ係数の指定を保持し、セレクタ２１に対する制御信号として出力する係数番号保存器２５を備える。
【００２５】
（動作）
図６は、実施形態２における係数切り替えのタイミングチャートである。係数切り替えの動作は以下のとおりである。
1.  ユーザー又はマイコンから操作部１９に係数Ｃ１から係数Ｃ２への切替命令が発行される。
2.  操作部１９は、出力する切替指示信号のレベルを、係数Ｃ１に対応するＬｏｗから係数Ｃ２に対応するＨｉｇｈに切り替える。すなわち、出力する切替指示信号のレベルを切り替えることは、フィルタ係数の切替指示として機能する。
3.  レベル比較器２７が、閾値と、騒音信号の絶対値との比較を開始する。
4.  図６のタイミングチャートで示すように、フィルタ係数の切替指示を検出した後（すなわち、操作部１９からの切替指示信号のレベルが切り替わった後）、騒音信号の絶対値が閾値以下の状態を検出したときに、レベル比較器２７は、係数更新信号を出力する。
5.  係数番号保存器２５は、係数更新信号を受け取ると、出力する制御信号のレベルを、係数Ｃ１に対応するＬｏｗから、操作部１９からの切替指示信号で指定された係数Ｃ２に対応するＨｉｇｈに切り替える。
6.  セレクタ２１に係数Ｃ１から係数Ｃ２に切り替える制御信号が入力されると、セレクタ２１は、デジタルフィルタ演算部２０のフィルタ係数を係数Ｃ１から係数Ｃ２に切り替える。
7.  デジタルフィルタ演算部２０は、フィルタ係数を係数Ｃ２に設定してフィルタ演算を行う。
【００２６】
（実施形態２の効果）
本実施形態２の構成は、騒音信号のレベルがゼロ又は極めて小さい点で係数の切り替えが行えるため、騒音打消信号が連続的になる。したがって、騒音打消信号をオフせずとも、異音を抑えてフィルタ係数の切り替えが可能となる。
【００２７】
加えて、実施形態２の構成は、隣り合うサンプル間の符号が異なり、かつレベル差が大きい場合にも、誤って切り替えることを防止することが可能となる。
【００２８】
＜実施形態３＞
（構成）
本発明の実施形態３のハイブリッド型ＡＮＣシステムＡの構成は、実施形態１と同様である。実施形態３のＡＮＣ回路１２及び１５は、騒音信号に代えて騒音打消信号が制御部２２に入力される点で実施形態１又は２と異なっており、その他の点で実施形態１又は２と同様である。図７は、実施形態３におけるＡＮＣ回路１２又は１５のブロック図である。ＡＤＣ１１又は１４からの騒音信号をデジタルフィルタ演算部２０でフィルタ処理した騒音打消信号を、制御部２２に入力し、フィルタ係数切り替え演算を行う。制御部２２は、実施形態１、２で説明した構成のどちらを用いてもよい。
【００２９】
（実施形態３の効果）
本実施形態３の構成は、騒音信号のレベルがゼロ又は極めて小さい点で係数の切り替えが行えるため、騒音打消信号が連続的になる。したがって、騒音打消信号をオフせずとも、異音を抑えてフィルタ係数の切り替えが可能となる。
【００３０】
なお、実施形態３は、例えば実施形態１及び２と比較して、以下のメリットがある。すなわち、実施形態１及び２では、デジタルフィルタ演算部２０に入力される騒音信号の振幅が小さいとしても、フィルタの周波数特性によっては、位相遅れが発生する。
【００３１】
このため、デジタルフィルタに入力される信号よりも振幅が大きくなる場合がある。
【００３２】
実施形態３の構成は、デジタルフィルタ演算部２０の出力信号である騒音打消信号をモニターすることにより、スピーカ１８に入力される騒音打消信号の符号または大きさからフィルタ係数の切り替えを行うことができる。
【００３３】
よって、実施形態３の構成は、実施形態１，２と比較して、フィルタ係数切替時の異音を更に抑えることが可能となる。
【００３４】
本発明を諸図面及び実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形及び修正を行うことが容易であることに注意されたい。したがって、これらの変形及び修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各手段に含まれる機能等は論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の手段を１つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。
【符号の説明】
【００３５】
Ａ    ハイブリッド型ＡＮＣシステム
１０    第１マイクロフォン
１１    第１ＡＤＣ
１２    第１ＡＮＣ回路
１３    第２マイクロフォン
１４    第２ＡＤＣ
１５    第２ＡＮＣ回路
１６    加算器
１７    ＤＡＣ
１８    スピーカ
１９    操作部
２０    デジタルフィルタ演算部
２１    セレクタ
２２    制御部
２３    遅延器
２４    符号比較器
２５    係数番号保存器
２６    絶対値算出部
２７    レベル比較器
【図１】
2020181165.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2020181165.tif 000006
【図５】
2020181165.tif 000007
【図６】
2020181165.tif 000008
【図７】
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