(57)【要約】【課題】ＡＮＣシステムの消費電力を低減させる。【解決手段】ＡＮＣシステム１は、外部からのノイズ信号をＡＤ変換するＡＤ変換器２６と、ＡＤ変換器２６の出力信号に基づいて、ユーザの耳に到達するノイズ成分をキャンセルするための信号を生成するＡＮＣデジタル処理部２７と、出力信号の値が閾値以下である場合には、ＡＮＣデジタル処理部２７をパワーダウンさせ、出力信号の値が閾値を超えた場合には、ＡＮＣデジタル処理部２７をパワーダウン動作から復帰させるレベル検出器１０Ａと、を備える。【選択図】図１
2020190642.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部からのノイズ信号をＡＤ変換するＡＤ変換器と、
前記ＡＤ変換器の出力信号に基づいて、ユーザの耳に到達するノイズ成分をキャンセルするための信号を生成するＡＮＣデジタル処理部と、
前記出力信号の値が閾値以下である場合には、前記ＡＮＣデジタル処理部をパワーダウンさせ、前記出力信号の値が前記閾値を超えた場合には、前記ＡＮＣデジタル処理部を前記パワーダウン動作から復帰させるレベル検出器と、
を備えるＡＮＣシステム。
【請求項２】
前記ＡＮＣデジタル処理部の出力信号の符号の切り替わるゼロクロスタイミングを検出するゼロクロス検出器を更に備え、
前記レベル検出器は、前記ＡＤ変換器の出力信号の値が閾値以下である場合に、前記ゼロクロスタイミングが検出されると、前記ＡＮＣデジタル処理部をパワーダウンさせる、請求項１に記載のＡＮＣシステム。
【請求項３】
前記ＡＮＣデジタル処理部の出力信号をソフト遷移させるソフト遷移制御部を更に備え、
前記レベル検出器は、前記ＡＤ変換器の出力信号の値が閾値以下である場合に、前記ソフト遷移により前記ＡＮＣデジタル処理部の出力信号が０まで減衰すると、前記ＡＮＣデジタル処理部をパワーダウンさせる、請求項１に記載のＡＮＣシステム。
【請求項４】
前記ＡＮＣデジタル処理部は、前記パワーダウン動作から復帰する際に、ソフト遷移を行う、請求項１から３のいずれか一項に記載のＡＮＣシステム。
【請求項５】
外部からのノイズ信号をＡＤ変換するＡＤ変換器と、
前記ＡＤ変換器の出力信号に基づいて、ユーザの耳に到達するノイズ成分をキャンセルするための信号を生成するＡＮＣデジタル処理部と、
前記出力信号の値が閾値以下である場合には、前記ＡＤ変換器の一部のブロックをパワーダウンさせ、前記ＡＤ変換器の出力信号の値が前記閾値を超えた場合には、前記ＡＤ変換器を前記パワーダウン動作から復帰させるレベル検出器と、
を備えるＡＮＣシステム。
【請求項６】
前記ＡＮＣデジタル処理部の出力信号の符号の切り替わるゼロクロスタイミングを検出するゼロクロス検出器を更に備え、
前記レベル検出器は、前記ＡＤ変換器の出力信号の値が閾値以下である場合に、前記ゼロクロスタイミングが検出されると、前記ＡＤ変換器の一部のブロックをパワーダウンさせる、請求項５に記載のＡＮＣシステム。
【請求項７】
前記ＡＮＣデジタル処理部の出力信号をソフト遷移させるソフト遷移制御部を更に備え、
前記レベル検出器は、前記ＡＤ変換器の出力信号の値が閾値以下である場合に、前記ソフト遷移により前記ＡＮＣデジタル処理部の出力信号が０まで減衰すると、前記ＡＤ変換器の一部のブロックをパワーダウンさせる、請求項５に記載のＡＮＣシステム。
【請求項８】
前記ＡＮＣデジタル処理部は、前記ＡＤ変換器が前記パワーダウン動作から復帰する際に、ソフト遷移を行う、請求項５から７のいずれか一項に記載のＡＮＣシステム。
【請求項９】
前記ＡＤ変換器は、パイプライン型ＡＤ変換器であって、
前記レベル検出器は、前記出力信号の値が閾値以下である場合には、前記パイプライン型ＡＤ変換器の下位ビットを算出するブロックをパワーダウンさせることを特徴とする、請求項５から８のいずれか一項に記載のＡＮＣシステム。
【請求項１０】
前記ＡＤ変換器は、多段のデルタシグマ型ＡＤ変換器であって、
前記レベル検出器は、前記出力信号の値が閾値以下である場合には、前記多段のデルタシグマ型ＡＤ変換器の後段ブロックをパワーダウンさせることを特徴とする、請求項５から８のいずれか一項に記載のＡＮＣシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＡＮＣ（Active Noise Control）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キャンセル技術として、フィードフォワード型ＡＮＣ、フィードバック型ＡＮＣ、ハイブリッド型ＡＮＣなどがある。
【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、ヘッドフォンの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有するが、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、ユーザごとに耳の形状が異なるため高いノイズキャンセル効果を得られないことがある。
【０００５】
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でキャンセルさせることで、更に高いキャンセル効果を得ることができる。
【０００６】
図１８は、特許文献１などに開示されている従来のフィードフォワード型ＡＮＣシステムの構成例を示す図である。従来のＡＮＣシステム２０では、ＡＤ変換器２６により外部からのノイズをＡＤ変換し、ＡＮＣデジタル処理部２７により耳に到達するノイズ成分を打ち消す音を計算し、ＤＡ変換器２３によりＤＡ変換してスピーカ２４から出力することで、耳に到達するノイズを打ち消す。ＡＤ変換に時間がかかると、ノイズを打ち消す信号が、外部から来るノイズに間に合わず、完全にノイズを打ち消すことができなくなる。そこで、このようなシステムでは変換遅延の少ないＡＤ変換器が望まれる。遅延の少ないＡＤ変換器として、パイプライン型ＡＤ変換器が知られている。
【０００７】
図１９は、パイプライン型ＡＤ変換器の構成例を示す図である。パイプライン型ＡＤ変換器２６は、４つのＳｕｂＡＤと３段の信号増幅ステージ（ＭＤＡＣ）で構成される。ＳｕｂＡＤは一般的に使用されるＦｌａｓｈ型ＡＤ変換器を２つ用いる。パイプライン型ＡＤ変換器２６は、エンコーダでＳｕｂＡＤ１〜４の出力（５ｂｉｔ、４ｂｉｔ、５ｂｉｔ、５ｂｉｔ）を足し合わせることにより、最終的に１５ｂｉｔのデジタル出力信号を得る。
【０００８】
また、他のＡＤ変換器として、デルタシグマ型ＡＤ変換器が知られている。図２０は、デルタシグマ型ＡＤ変換器の構成例を示す図である。デルタシグマ型ＡＤ変換器２６は、積分器、ＡＤ変換器、及びＤＡ変換器を介したフィードバックによって構成される。デルタシグマ型ＡＤ変換器の出力信号Ｙ１（ｚ）の分解能を上げるため、図２０では１次のデルタシグマ型ＡＤ変換器を組み合わせて２段のカスケード接続をしたデルタシグマ型ＡＤ変換器の構成を例として示している。ここでＸ（ｚ）は入力信号であり、Ｙ１（ｚ）及びＹ２（ｚ）はアナログ部の出力信号である。また、Ｙｏｕｔ（ｚ）はデジタル部のデジタルフィルタ段Ｈ１（ｚ）、Ｈ２（ｚ）によって量子化誤差を相殺するようにデジタル演算処理された最終的なデジタル出力信号である。デルタシグマ型ＡＤ変換器２６は、出力信号と入力信号との差をとって、これを積分器で累積加算し、この積分器の出力が最小となるようにフィードバック制御する。
【０００９】
初段の積分器は、アナログ信号からデジタル信号に変換する際に必ず生じる量子化誤差を出力する。Ｙ２（ｚ）は、この量子化誤差分をＡＤ変換した信号である。出力信号Ｙｏｕｔ（ｚ）は量子化ノイズがキャンセルされた信号となるため、デルタシグマ型ＡＤ変換器２６はノイズシェーピング効果（サンプリング周波数を入力信号の周波数に比べて十分に大きくして、量子化ノイズのスペクトラム分布を信号帯域である低周波数域で低く、帯域外の高周波数域で高くなるように変調する効果）を得ることができ、量子化誤差を抑制して精度を高めることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特許第４８８２７７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ヘッドフォンなどのバッテリー駆動の製品にＡＮＣシステムが搭載される場合、バッテリーの寿命を延ばすために、ＡＮＣシステムの低消費電力化が求められる。しかし、従来のＡＮＣシステムは、消費電力が大きいという問題があった。
【００１２】
かかる事情に鑑みてなされた本発明の目的は、消費電力を低減させることが可能なＡＮＣシステムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するため、本発明の一実施形態に係るＡＮＣシステムは、外部からのノイズ信号をＡＤ変換するＡＤ変換器と、前記ＡＤ変換器の出力信号に基づいて、ユーザの耳に到達するノイズ成分をキャンセルするための信号を生成するＡＮＣデジタル処理部と、前記出力信号の値が閾値以下である場合には、前記ＡＮＣデジタル処理部をパワーダウンさせ、前記出力信号の値が前記閾値を超えた場合には、前記ＡＮＣデジタル処理部を前記パワーダウン動作から復帰させるレベル検出器と、を備える。
【００１４】
また、上記課題を解決するため、本発明の一実施形態に係るＡＮＣシステムは、外部からのノイズ信号をＡＤ変換するＡＤ変換器と、前記ＡＤ変換器の出力信号に基づいて、ユーザの耳に到達するノイズ成分をキャンセルするための信号を生成するＡＮＣデジタル処理部と、前記出力信号の値が閾値以下である場合には、前記ＡＤ変換器の一部のブロックをパワーダウンさせ、前記ＡＤ変換器の出力信号の値が前記閾値を超えた場合には、前記ＡＤ変換器を前記パワーダウン動作から復帰させるレベル検出器と、を備える。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、ＡＮＣシステムの消費電力を低減させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るＡＮＣシステムの構成例を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係るＡＮＣシステムにおけるレベル検出器の構成例を示す図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係るＡＮＣシステムにおけるパワーダウン制御を説明する図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係るＡＮＣシステムの構成例を示す図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係るＡＮＣシステムにおけるレベル検出器及びゼロクロス検出器の構成例を示す図である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係るＡＮＣシステムにおけるパワーダウン制御を説明する図である。
【図７】本発明の第３の実施形態に係るＡＮＣシステムの構成例を示す図である。
【図８】本発明の第３の実施形態に係るＡＮＣシステムにおけるレベル検出器及びソフト遷移制御部の構成例を示す図である。
【図９】本発明の第３の実施形態に係るＡＮＣシステムにおけるパワーダウン制御を説明する図である。
【図１０】本発明の第４の実施形態に係るＡＮＣシステムの構成例を示す図である。
【図１１】本発明の第４の実施形態に係るＡＮＣシステムにおけるＡＤ変換器のパワーダウンの例を示す図である。
【図１２】本発明の第５の実施形態に係るＡＮＣシステムの構成例を示す図である。
【図１３】本発明の第５の実施形態に係るＡＮＣシステムにおけるパワーダウン制御を説明する図である。
【図１４】本発明の第６の実施形態に係るＡＮＣシステムの構成例を示す図である。
【図１５】本発明の第６の実施形態に係るＡＮＣシステムにおけるパワーダウン制御を説明する図である。
【図１６】本発明の第７の実施形態に係るＡＮＣシステムにおけるＡＤ変換器のパワーダウンの第１の例を示す図である。
【図１７】本発明の第７の実施形態に係るＡＮＣシステムにおけるＡＤ変換器のパワーダウンの第２の例を示す図である。
【図１８】従来のフィードフォワード型ＡＮＣシステムの構成例を示す図である。
【図１９】パイプライン型ＡＤ変換器の構成例を示す図である。
【図２０】デルタシグマ型ＡＤ変換器の構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１８】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係るＡＮＣシステムについて、以下に説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係るＡＮＣシステムの構成例を示す図である。図１に示すＡＮＣシステム１は、プロセッサ２１と、減算器２２と、ＤＡ変換器２３と、スピーカ２４と、マイク２５と、ＡＤ変換器２６と、ＡＮＣデジタル処理部２７と、レベル検出器１０Ａとを備える。ＡＮＣシステム１は、図１８に示した従来のＡＮＣシステム２０と比較して、レベル検出器１０Ａを更に備える点が相違する。
【００１９】
ＡＮＣシステム１は、ヘッドフォン、イヤホンなどのヘッドセットに搭載される。
【００２０】
プロセッサ２１は、ユーザの操作等に基づいてＡＮＣシステム１に入力される信号を処理してデジタル入力信号を生成し、減算器２２に出力する。
【００２１】
ＡＤ変換器２６は、マイク２５により収音された外部からのノイズ信号をＡＤ変換し、レベル検出器１０Ａ及びＡＮＣデジタル処理部２７に出力する。
【００２２】
レベル検出器１０Ａは、ＡＤ変換器２６の出力信号を検出し、ＡＮＣデジタル処理部２７に対してパワーダウン制御信号を出力する。レベル検出器１０Ａは、ＡＤ変換器２６の出力信号の値（レベル）が閾値以下である場合には、ＡＮＣデジタル処理部２７をパワーダウンさせるためのパワーダウン制御信号をＡＮＣデジタル処理部２７に出力する。また、レベル検出器１０Ａは、ＡＤ変換器２６の出力信号の値が閾値を超えた場合には、ＡＮＣデジタル処理部２７をパワーダウン動作から復帰させるためのパワーダウン制御信号をＡＮＣデジタル処理部２７に出力する。
【００２３】
ＡＮＣデジタル処理部２７は、ＡＤ変換器２６の出力信号をデジタル処理し、ＡＤ変換器２６の出力信号に基づいて、ヘッドセットを装着したユーザの耳に到達するノイズ成分をキャンセルするための信号（ＡＮＣ信号）を生成し、減算器２２に出力する。
【００２４】
減算器２２は、プロセッサ２１から入力されたデジタル入力信号から、ＡＮＣデジタル処理部２７から入力されたＡＮＣ信号を減算し、ＤＡ変換器２３に出力する。
【００２５】
ＤＡ変換器２３は、減算器２２から入力されたデジタル信号をアナログ信号に変換し、スピーカ２４に出力する。
【００２６】
レベル検出器１０Ａの構成について、図２を参照して説明する。図２は、レベル検出器１０Ａの構成例を示す図である。図２に示すレベル検出器１０Ａは、フィルタ１１と、絶対値出力回路１２と、レベルコンパレータ１３と、パワーダウン生成回路１４とを備える。
【００２７】
フィルタ１１は、ＡＤ変換器２６の出力信号の量子化ノイズを除去し、絶対値出力回路１２に出力する。フィルタ１１によりレベル検出前に量子化ノイズを除去することにより、量子化ノイズによってレベル検出器１０Ａが出力するパワーダウン制御信号のレベルが頻繁に切り替わることを抑制することができる。
【００２８】
絶対値出力回路１２は、フィルタ１１から入力された信号の絶対値を求め、レベルコンパレータ１３に出力する。
【００２９】
レベルコンパレータ１３は、絶対値出力回路１２から入力された信号の値と、予め定められた閾値との比較を行い、比較結果を示す信号をパワーダウン生成回路１４に出力する。
【００３０】
パワーダウン生成回路１４は、レベルコンパレータ１３から入力された信号に基づいてパワーダウン制御信号を生成し、ＡＮＣデジタル処理部２７に出力する。したがって、ＡＮＣデジタル処理部２７は、低騒音環境の場合にはパワーダウンし、高騒音環境の場合にはパワーダウン動作から復帰する。
【００３１】
レベル検出器１０ＡによるＡＮＣデジタル処理部２７のパワーダウン制御について、図３を参照して説明する。図３は、ＡＤ変換器２６の出力信号、及びパワーダウン制御信号の波形を示す。
【００３２】
（１）ＡＮＣデジタル処理部２７の通常動作からパワーダウン動作への移行
レベルコンパレータ１３は、絶対値出力回路１２の出力する信号値と、予め定められた閾値とを比較し、絶対値出力回路１２の出力する信号値が閾値以下になると、その旨を示す信号（本実施形態では“１”）を出力する。レベルコンパレータ１３の出力が“１”になると、パワーダウン生成回路１４は、図３におけるＴ１で、パワーダウン制御信号を“１”から“０”へ切り替える。本実施形態では、ＡＮＣデジタル処理部２７は、パワーダウン制御信号が“１”の場合には通常動作を行い、“０”の場合にはパワーダウン動作を行う。これにより、ＡＮＣデジタル処理部２７は、Ｔ１でパワーダウンする。ＡＮＣデジタル処理部２７のパワーダウン動作中は、減算器２２に“０”を出力する。
【００３３】
（２）ＡＮＣデジタル処理部２７のパワーダウン動作から通常動作への移行
レベルコンパレータ１３は、ＡＮＣデジタル処理部２７がパワーダウンしている時に、絶対値出力回路１２の出力する信号値が閾値を超えると、その旨を示す信号（本実施形態では“０”）を出力する。レベルコンパレータ１３の出力が“０”になると、パワーダウン生成回路１４は、図３におけるＴ２で、パワーダウン制御信号を“０”から“１”へ切り替える。これにより、ＡＮＣデジタル処理部２７は、Ｔ２でパワーダウン動作から復帰する。
【００３４】
以上説明したように、本実施形態では、レベル検出器１０Ａは、ＡＤ変換器２６の出力信号の値が閾値以下である場合には、ＡＮＣデジタル処理部２７をパワーダウンさせ、ＡＤ変換器２６の出力信号の値が閾値を超えた場合には、ＡＮＣデジタル処理部２７をパワーダウン動作から復帰させる。かかる構成により、ＡＮＣシステム１は、消費電力を低減させることが可能となる。また、ＡＮＣデジタル処理部２７のパワーダウン中は、外部からのノイズ信号は減算器２２に“０”として入力され、ＡＤ変換器２６からＡＮＣデジタル処理部２７までのノイズが加算されないため、スピーカ２４から出力されるノイズレベルが改善される。
【００３５】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態に係るＡＮＣシステムについて説明する。図４は、第２の実施形態に係るＡＮＣシステムの構成例を示す図である。図４に示すＡＮＣシステム２は、プロセッサ２１と、減算器２２と、ＤＡ変換器２３と、スピーカ２４と、マイク２５と、ＡＤ変換器２６と、ＡＮＣデジタル処理部２７と、レベル検出器１０Ｂと、ゼロクロス検出器３０とを備える。ＡＮＣシステム２は、第１の実施形態のＡＮＣシステム１と比較して、ゼロクロス検出器３０を更に備える点と、レベル検出器１０Ａに代えてレベル検出器１０Ｂを備える点が相違する。その他の構成については第１の実施形態のＡＮＣシステム１と同一であるため、同一の参照番号を付して適宜説明を省略する。
【００３６】
ゼロクロス検出器３０は、ＡＮＣデジタル処理部２７の出力信号の符号の切り替わるゼロクロスタイミングを検出し、ゼロクロスしていることを示すゼロクロス信号をレベル検出器１０Ｂに出力する。
【００３７】
レベル検出器１０Ｂは、ＡＤ変換器２６の出力信号の値（レベル）が閾値以下である場合に、ゼロクロス検出器３０からゼロクロス信号が入力されると、ＡＮＣデジタル処理部２７をパワーダウンさせるためのパワーダウン制御信号をＡＮＣデジタル処理部２７に出力する。また、レベル検出器１０Ｂは、ＡＤ変換器２６の出力信号の値が閾値を超えた場合には、ＡＮＣデジタル処理部２７をパワーダウン動作から復帰させるためのパワーダウン制御信号をＡＮＣデジタル処理部２７に出力する。
【００３８】
レベル検出器１０Ｂ及びゼロクロス検出器３０の構成について、図５を参照して説明する。図５は、レベル検出器１０Ｂ及びゼロクロス検出器３０の構成例を示す図である。図５に示すゼロクロス検出器３０は、反転回路３１と、フリップフロップ回路３２と、２入力一致判定回路３３とを備える。
【００３９】
反転回路３１は、ＡＮＣデジタル処理部２７から入力されたＡＮＣ信号の符号ビットを反転した信号を、２入力一致判定回路３３に出力する。
【００４０】
フリップフロップ回路３２は、ＡＮＣデジタル処理部２７から入力されたＡＮＣ信号の符号ビットの１サンプル前の符号ビットを、２入力一致判定回路３３に出力する。
【００４１】
２入力一致判定回路３３は、反転回路３１から入力されたＡＮＣ信号の符号ビットを反転した信号と、フリップフロップ回路３２から入力された１サンプル前の符号ビットとを比較し、双方の値が一致する場合にアクティブとなるゼロクロス信号をレベル検出器１０Ｂに出力する。
【００４２】
図５に示すレベル検出器１０Ｂは、フィルタ１１と、絶対値出力回路１２と、レベルコンパレータ１３と、セレクタ１５と、パワーダウン検出時間カウンタ１６と、ゼロクロスタイミングパワーダウン生成回路１７とを備える。
【００４３】
セレクタ１５は、パワーダウン制御信号が“１”の場合にパワーダウン閾値をレベルコンパレータ１３に出力し、パワーダウン制御信号が“０”である場合に復帰閾値をレベルコンパレータ１３に出力する。レベルコンパレータ１３に入力される閾値として、パワーダウン用と復帰用とで異なる大きさの閾値を用いることにより、ヒステリシス動作を行うことが可能となり、小さな環境音変化で頻繁にパワーダウンと復帰とが切り替わることを抑制することができる。なお、パワーダウン閾値及び復帰閾値は、ＡＮＣシステム２の外部から制御可能である。
【００４４】
レベルコンパレータ１３は、絶対値出力回路１２から入力された信号の値と、セレクタ１５から入力された閾値との比較を行い、比較結果を示す信号をパワーダウン検出時間カウンタ１６に出力する。本実施形態では、レベルコンパレータ１３は、絶対値出力回路１２の出力する信号値がパワーダウン閾値以下になると“１”をパワーダウン検出時間カウンタ１６に出力し、絶対値出力回路１２の出力する信号値が復帰閾値を超えると“０”をパワーダウン検出時間カウンタ１６に出力する。
【００４５】
パワーダウン検出時間カウンタ１６は、レベルコンパレータ１３の出力が“１”になるとカウントを開始し、カウント値がパワーダウン検出時間以上になるとアクティブになるパワーダウンイネーブル信号をゼロクロスタイミングパワーダウン生成回路１７に出力する。なお、パワーダウン検出時間は、ＡＮＣシステム２の外部から制御可能である。
【００４６】
ゼロクロスタイミングパワーダウン生成回路１７は、ゼロクロス検出器３０から入力されたゼロクロス信号と、パワーダウン検出時間カウンタ１６から入力されたパワーダウンイネーブル信号とに基づいてパワーダウン制御信号を生成し、ＡＮＣデジタル処理部２７に出力する。すなわち、レベル検出器１０Ｂは、パワーダウンイネーブル信号がアクティブである場合に、ゼロクロスタイミングが検出されると、ＡＮＣデジタル処理部２７をパワーダウンさせる。
【００４７】
レベル検出器１０ＢによるＡＮＣデジタル処理部２７のパワーダウン制御について、図６を参照して説明する。図６は、ＡＤ変換器２６の出力信号、パワーダウン制御信号、パワーダウンイネーブル信号、及びＡＮＣデジタル処理部２７の出力信号（ＡＮＣ信号）の波形を示す。
【００４８】
（１）ＡＮＣデジタル処理部２７の通常動作からパワーダウン動作への移行
レベルコンパレータ１３は、絶対値出力回路１２の出力する信号値と、セレクタ１５がパワーダウン制御信号によって選択した閾値とを比較する。通常動作時のパワーダウン制御信号が“１”であるため、セレクタ１５からパワーダウン閾値が出力される。レベルコンパレータ１３は、図６におけるＴ１で、絶対値出力回路１２の出力する信号値がパワーダウン閾値以下になると、“１”を出力する。
【００４９】
レベルコンパレータ１３の出力が“１”になると、パワーダウン検出時間カウンタ１６はカウントを開始する。パワーダウン検出時間カウンタ１６は、図６におけるＴ２で、カウンタ値が設定したパワーダウン検出時間になると、パワーダウンイネーブル信号をアクティブ（本実施形態では“１”）にする。
【００５０】
ゼロクロスタイミングパワーダウン生成回路１７は、パワーダウンイネーブル信号が“１”の場合に、ゼロクロス信号が“１”となるタイミングで（図６におけるＴ３）、パワーダウン制御信号を“１”から“０”へ切り替える。本実施形態では、ＡＮＣデジタル処理部２７は、パワーダウン制御信号が“１”の場合には通常動作を行い、“０”の場合にはパワーダウン動作を行う。これにより、ＡＮＣデジタル処理部２７は、Ｔ３でパワーダウンする。ＡＮＣデジタル処理部２７のパワーダウン動作中は、減算器２２に“０”を出力する。レベル検出器１０Ｂは、パワーダウン検出時間が経過した後にＡＮＣデジタル処理部２７をパワーダウン動作に切り替えるため、ＡＤ変換器２６の出力信号がレベル検出の閾値付近で変動した場合に通常動作及びパワーダウン動作のモード切替えが頻繁に行われることを抑制することができる。
【００５１】
（２）ＡＮＣデジタル処理部２７のパワーダウン動作から通常動作への移行
パワーダウン制御信号が“０”になりＡＮＣデジタル処理部２７がパワーダウンすると、セレクタ１５から復帰閾値が出力される。復帰閾値は、パワーダウン閾値よりも大きいものとする。レベルコンパレータ１３は、絶対値出力回路１２の出力する信号値が復帰閾値を超えると、“０”を出力する。レベルコンパレータ１３の出力が“０”になると、パワーダウン検出時間カウンタ１６はパワーダウンイネーブル信号を“０”にし、ゼロクロスタイミングパワーダウン生成回路１７は、図６におけるＴ４で、パワーダウン制御信号を“０”から“１”へ切り替える。これにより、ＡＮＣデジタル処理部２７は、即座にパワーダウン動作から復帰する。
【００５２】
図６に示すように、ＡＮＣデジタル処理部２７は、パワーダウン動作から復帰する際に、出力信号に対してソフト遷移(復帰閾値以上の振幅まで、設定されたデジタルボリュームの遷移時間で復帰)を行うようにしてもよい。これにより、ボツ音（ポップ音）対策を行うことができる。図６の「ボツ音対策無」に示すように、通常動作とパワーダウン動作の移行時に対策を実施しなければ、切り替え時に急激なレベル変化の段差が生じ、ボツ音として聞こえてしまう。本実施形態では、通常動作からパワーダウン動作への切り替え時にはゼロクロス処理を行い、パワーダウン動作から通常動作への切り替え時にはソフト遷移を行うことで、ボツ音を低減させて動作の移行を行うことができる。
【００５３】
ソフト遷移を行う場合、具体的にはＡＮＣデジタル処理部２７は、内部にソフト遷移カウンタ、ボリューム係数生成回路、及び乗算器を有する。ソフト遷移カウンタは、ＡＤ変換器２６が通常動作に切り替わったとき、カウントを開始する。ボリューム係数生成回路は、カウント周期でボリューム係数を乗算器に出力する。乗算器は、ＡＤ変換器２６の出力信号とボリューム係数を乗算し、信号レベルをカウント周期で大きくしていく。ソフト遷移カウンタが予め定められた値までカウントすると、ボリューム係数生成回路は、ゲインが１倍になるボリューム係数を出力することで、ＡＤ変換器２６の出力信号がそのままＡＮＣデジタル処理部２７から出力される。
【００５４】
以上説明したように、本実施形態では、ＡＮＣデジタル処理部の出力信号の符号の切り替わるゼロクロスタイミングを検出するゼロクロス検出器３０を備え、レベル検出器１０Ｂは、ＡＤ変換器２６の出力信号の値が閾値以下である場合に、ゼロクロスタイミングが検出されると、ＡＮＣデジタル処理部２７をパワーダウンさせる。かかる構成により、ＡＮＣシステム２は、消費電力を低減させるとともに、ＡＮＣデジタル処理部２７のパワーダウン動作への移行時に発生するボツ音やノイズ感変動の聴感上違和感を低減させることが可能となる。また、ＡＮＣデジタル処理部２７のパワーダウン中は、外部からのノイズ信号は減算器２２に“０”として入力され、ＡＤ変換器２６からＡＮＣデジタル処理部２７までのノイズが加算されないため、スピーカ２４から出力されるノイズレベルが改善される。
【００５５】
また、ＡＮＣデジタル処理部２７は、パワーダウン動作から復帰する際に、ソフト遷移を行うようにしてもよい。これにより、ＡＮＣシステム２は、ＡＮＣデジタル処理部２７のパワーダウン動作から通常動作への移行時に発生するボツ音やノイズ感変動の聴感上違和感を低減させることが可能となる。
【００５６】
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態に係るＡＮＣシステムについて説明する。図７は、第３の実施形態に係るＡＮＣシステムの構成例を示す図である。図７に示すＡＮＣシステム３は、プロセッサ２１と、減算器２２と、ＤＡ変換器２３と、スピーカ２４と、マイク２５と、ＡＤ変換器２６と、ＡＮＣデジタル処理部２７と、レベル検出器１０Ｃと、ソフト遷移制御部４０とを備える。ＡＮＣシステム３は、第１の実施形態のＡＮＣシステム１と比較して、ソフト遷移制御部４０を更に備える点と、レベル検出器１０Ａに代えてレベル検出器１０Ｃを備える点が相違する。その他の構成については第１の実施形態のＡＮＣシステム１と同一であるため、同一の参照番号を付して適宜説明を省略する。なお、ソフト遷移制御部４０の機能をＡＮＣデジタル処理部２７で実現してもよい。
【００５７】
ソフト遷移制御部４０は、ボリューム係数を徐々に変化させながらＡＮＣデジタル処理部２７の出力信号をソフト遷移させて、該出力信号が“０”(ミュート)まで減衰した際に、ミュート信号をレベル検出器１０Ｃに出力する。
【００５８】
レベル検出器１０Ｃは、ＡＤ変換器２６の出力信号を検出し、ＡＮＣデジタル処理部２７に対してパワーダウン制御信号を出力する。また、レベル検出器１０Ｃは、ソフト遷移を行うタイミングを示すソフト遷移イネーブル信号をソフト遷移制御部４０に出力する。
【００５９】
レベル検出器１０Ｃ及びソフト遷移制御部４０の構成について、図８を参照して説明する。図８は、レベル検出器１０Ｃ及びソフト遷移制御部４０の構成例を示す図である。図８に示すソフト遷移制御部４０は、ソフト遷移時間カウンタ４１と、ボリューム係数生成回路４２とを備える。
【００６０】
ソフト遷移時間カウンタ４１は、レベル検出器１０Ｃから入力されたソフト遷移イネーブル信号が“１”になると、予め定められた値（ソフト遷移時間）までカウントする。ソフト遷移時間はＡＮＣシステム３の外部から設定可能である。
【００６１】
ボリューム係数生成回路４２は、ソフト遷移イネーブル信号が“１”の場合に、ソフト遷移時間をかけてＡＮＣデジタル処理部２７の出力信号を０になるまで減衰させるためのボリューム係数を生成し、ＡＮＣデジタル処理部２７に出力する。ボリューム係数生成回路４２は、ＡＮＣデジタル処理部２７の出力信号が一定レベルで減衰するように、カウント周期でボリューム係数を更新する。
【００６２】
ＡＮＣデジタル処理部２７は、ＡＤ変換器２６の出力信号にボリューム係数生成回路４２から入力されたボリューム係数を乗算することにより、出力信号を減衰させる。
【００６３】
図８に示すレベル検出器１０Ｃは、フィルタ１１と、絶対値出力回路１２と、レベルコンパレータ１３と、セレクタ１５と、パワーダウン検出時間カウンタ１６と、ミュートタイミングパワーダウン生成回路１８とを備える。
【００６４】
パワーダウン検出時間カウンタ１６は、絶対値出力回路１２の出力信号がパワーダウン閾値以下の場合にカウントして、カウント値がパワーダウン検出時間以上になるとアクティブになるソフト遷移イネーブル信号をミュートタイミングパワーダウン生成回路１８及びソフト遷移制御部４０に出力する。
【００６５】
ミュートタイミングパワーダウン生成回路１８は、パワーダウン検出時間カウンタ１６から入力されたソフト遷移イネーブル信号と、ソフト遷移時間カウンタ４１から入力されたミュート信号とに基づいてパワーダウン制御信号を生成し、ＡＮＣデジタル処理部２７に出力する。
【００６６】
ミュートタイミングパワーダウン生成回路１８は、ソフト遷移イネーブル信号がアクティブである場合に、ミュート信号がアクティブになると、ＡＮＣデジタル処理部２７をパワーダウンさせるためのパワーダウン制御信号をＡＮＣデジタル処理部２７に出力する。また、ミュートタイミングパワーダウン生成回路１８は、絶対値出力回路１２の出力する信号値が復帰閾値よりも大きいとき、ＡＮＣデジタル処理部２７をパワーダウン動作から復帰させるためのパワーダウン制御信号をＡＮＣデジタル処理部２７に出力する。
【００６７】
レベル検出器１０ＣによるＡＮＣデジタル処理部２７のパワーダウン制御について、図９を参照して説明する。図９は、ＡＤ変換器２６の出力信号、パワーダウン制御信号、ソフト遷移イネーブル信号、ミュート信号、及びＡＮＣデジタル処理部２７の出力信号（ＡＮＣ信号）の波形を示す。
【００６８】
（１）ＡＮＣデジタル処理部２７の通常動作からパワーダウン動作への移行
図９におけるＴ１からＴ２までの動作は、第２の実施形態と同様であり、Ｔ２でソフト遷移イネーブル信号がアクティブ（本実施形態では“１”）となる。そして、Ｔ２で、ソフト遷移時間カウンタ４１はカウントを開始する。ボリューム係数生成回路４２は、ＡＮＣデジタル処理部２７が出力するＡＮＣ信号を一定レベルで減衰させていくように、カウント周期でボリューム係数を更新していく。ソフト遷移時間カウンタ４１が予め定められた値（ソフト遷移時間）までカウントし、ＡＮＣデジタル処理部２７は、ボリューム係数によりＡＮＣ信号を減衰させる。ソフト遷移時間が経過すると、ミュート信号がアクティブ（本実施形態では“１”）になる（図９におけるＴ３）。
【００６９】
ミュートタイミングパワーダウン生成回路１８は、ソフト遷移イネーブル信号が“１”の場合に、ミュート信号が“１”となるタイミングで、パワーダウン制御信号を“１”から“０”へ切り替える。本実施形態では、ＡＮＣデジタル処理部２７は、パワーダウン制御信号が“１”の場合には通常動作を行い、“０”の場合にはパワーダウン動作を行う。これにより、ＡＮＣデジタル処理部２７は、Ｔ３でパワーダウンする。ＡＮＣデジタル処理部２７のパワーダウン動作中は、減算器２２に“０”を出力する。レベル検出器１０Ｃは、パワーダウン検出時間が経過した後にＡＮＣデジタル処理部２７をパワーダウン動作に切り替えるため、ＡＤ変換器２６の出力信号がレベル検出の閾値付近で変動した場合に通常動作及びパワーダウン動作のモード切替えが頻繁に行われることを抑制することができる。
【００７０】
（２）ＡＮＣデジタル処理部２７のパワーダウン動作から通常動作への移行
ＡＮＣデジタル処理部２７のパワーダウン動作から通常動作への移行動作は、第２の実施形態と同様であるため、説明を省略する。
【００７１】
以上説明したように、本実施形態では、ＡＮＣデジタル処理部２７の出力信号をソフト遷移させるソフト遷移制御部４０を備え、レベル検出器１０Ｃは、ＡＤ変換器２６の出力信号の値が閾値以下である場合に、ソフト遷移によりＡＮＣデジタル処理部２７の出力信号が０まで減衰すると、ＡＮＣデジタル処理部２７をパワーダウンさせる。かかる構成により、ＡＮＣシステム３は、消費電力を低減させるとともに、ＡＮＣデジタル処理部２７のパワーダウン動作への移行時に発生するボツ音やノイズ感変動の聴感上違和感を低減させることが可能となる。また、ＡＮＣデジタル処理部２７のパワーダウン中は、外部からのノイズ信号は減算器２２に“０”として入力され、ＡＤ変換器２６からＡＮＣデジタル処理部２７までのノイズが加算されないため、スピーカ２４から出力されるノイズレベルが改善される。
【００７２】
また、ＡＮＣデジタル処理部２７は、パワーダウン動作から復帰する際に、ソフト遷移を行うようにしてもよい。これにより、ＡＮＣシステム３は、ＡＮＣデジタル処理部２７のパワーダウン動作から通常動作への移行時に発生するボツ音やノイズ感変動の聴感上違和感を低減させることが可能となる。
【００７３】
（第４の実施形態）
次に、本発明の第４の実施形態に係るＡＮＣシステムについて説明する。図１０は、第４の実施形態に係るＡＮＣシステムの構成例を示す図である。図１０に示すＡＮＣシステム４は、プロセッサ２１と、減算器２２と、ＤＡ変換器２３と、スピーカ２４と、マイク２５と、ＡＤ変換器２６と、ＡＮＣデジタル処理部２７と、レベル検出器１０Ｄとを備える。ＡＮＣシステム４は、第１の実施形態のＡＮＣシステム１と比較して、レベル検出器１０Ａに代えてレベル検出器１０Ｄを備える点が相違する。その他の構成については第１の実施形態のＡＮＣシステム１と同一であるため、同一の参照番号を付して適宜説明を省略する。また、本実施形態では、ＡＤ変換器２６を図１９に示すパイプライン型の構成とするため、ＡＤ変換器２６をパイプライン型ＡＤ変換器２６と称する。
【００７４】
レベル検出器１０Ｄは、パイプライン型ＡＤ変換器２６の出力信号を入力する。そして、レベル検出器１０Ｄは、パイプライン型ＡＤ変換器２６の出力信号の値が閾値以下である場合には、パイプライン型ＡＤ変換器２６の下位ビットを算出するブロックをパワーダウンさせるためのパワーダウン制御信号をパイプライン型ＡＤ変換器２６に出力する。また、レベル検出器１０Ｄは、パイプライン型ＡＤ変換器２６の出力信号の値が閾値を超えた場合には、パイプライン型ＡＤ変換器２６を下位ビットのパワーダウン動作から復帰させるためのパワーダウン制御信号をパイプライン型ＡＤ変換器２６に出力する。なお、レベル検出器１０Ｄは、パイプライン型ＡＤ変換器２６の入力信号を入力してもよい。
【００７５】
レベル検出器１０Ｄの構成ついて、第１の実施形態で用いた図２を参照して説明する。
【００７６】
フィルタ１１は、パイプライン型ＡＤ変換器２６の出力信号の量子化ノイズを除去し、絶対値出力回路１２に出力する。フィルタ１１によりレベル検出前に量子化ノイズを除去することにより、量子化ノイズによってレベル検出器１０Ｄが出力するパワーダウン制御信号のレベルが頻繁に切り替わることを抑制することができる。
【００７７】
絶対値出力回路１２は、フィルタ１１から入力された信号の絶対値を求め、レベルコンパレータ１３に出力する。
【００７８】
レベルコンパレータ１３は、絶対値出力回路１２から入力された信号の値と、予め定められた閾値との比較を行い、比較結果を示す信号をパワーダウン生成回路１４に出力する。
【００７９】
パワーダウン生成回路１４は、レベルコンパレータ１３から入力された信号に基づいてパワーダウン制御信号を生成し、パイプライン型ＡＤ変換器２６に出力する。
【００８０】
図１１は、パイプライン型ＡＤ変換器２６のパワーダウンの例を示す図である。本実施形態では図１１に示すように、パイプライン型ＡＤ変換器２６は、パワーダウン時にはデジタル信号の下位ビットを算出するブロックであるＭＤＡＣ２、ＭＤＡＣ３、ＳｕｂＡＤ３、及びＳｕｂＡＤ４をパワーダウン（パーシャルパワーダウン）し、上位ビットのみを出力する。図１１では、パイプライン型ＡＤ変換器２６のパワーダウン時には、エンコーダが出力する１５ビットの信号のうち、下位７ビットが０となり、上位８ビットがデータ出力範囲となる。
【００８１】
レベル検出器１０Ｄによるパイプライン型ＡＤ変換器２６のパワーダウン制御について、第１の実施形態で用いた図３を参照して説明する。
【００８２】
（１）パイプライン型ＡＤ変換器２６の通常動作からパワーダウン動作への移行
レベルコンパレータ１３は、絶対値出力回路１２の出力する信号値と、予め定められた閾値とを比較し、絶対値出力回路１２の出力する信号値が閾値以下になると、その旨を示す信号（本実施形態では“１”）を出力する。レベルコンパレータ１３の出力が“１”になると、パワーダウン生成回路１４は、図３におけるＴ１で、パワーダウン制御信号を“１”から“０”へ切り替える。本実施形態では、パイプライン型ＡＤ変換器２６は、パワーダウン制御信号が“１”の場合には通常動作を行い、“０”の場合にはパワーダウン動作を行う。これにより、パイプライン型ＡＤ変換器２６は、Ｔ１でパワーダウンする。パイプライン型ＡＤ変換器２６は、パワーダウン状態では、図１１に示したように、ＳｕｂＡＤ１、ＳｕｂＡＤ２、及びＭＤＡＣ１のみ動作させて、後段をパワーダウンする。また、パイプライン型ＡＤ変換器２６は、レベル検出が可能な範囲でエンコーダ以降の後段のデジタル部をパワーダウンしてもよい。
【００８３】
（２）パイプライン型ＡＤ変換器２６のパワーダウン動作から通常動作への移行
パイプライン型ＡＤ変換器２６はパワーダウンすると、１５ビット中の上位８ビットの信号を出力する。レベルコンパレータ１３は、パイプライン型ＡＤ変換器２６がパワーダウンしている時に、絶対値出力回路１２の出力する信号値が閾値を超えると、その旨を示す信号（本実施形態では“０”）を出力する。レベルコンパレータ１３の出力が“０”になると、パワーダウン生成回路１４は、図３におけるＴ２で、パワーダウン制御信号を“０”から“１”へ切り替える。これにより、パイプライン型ＡＤ変換器２６は、Ｔ２でパワーダウン動作から復帰する。
【００８４】
本実施形態では、下位７ビットに相当する処理段をパワーダウンしたが、仮に下位７ビットの変換範囲が閾値よりも大きい場合、０データに固定され入力信号が閾値を超えたタイミングで復帰できないため、下位７ビットの変換範囲を復帰閾値よりも小さくする必要がある。なお、図１１で示すように、デジタル出力信号１５ビット中の下位７ビットをパワーダウンさせ上位８ビット信号のみでレベル検出判定を行う本実施形態において、ＡＤ変換システムに大信号入力、あるいはゲインを上げる用途のシステムには、上位データを動作させて閾値判定する構成が適している。
【００８５】
以上説明したように、本実施形態では、レベル検出器１０Ｄは、パイプライン型ＡＤ変換器２６の出力信号の値が閾値以下である場合には、パイプライン型ＡＤ変換器２６の下位ビットを算出するブロックをパワーダウンさせ、パイプライン型ＡＤ変換器２６の出力信号の値が閾値を超えた場合には、パイプライン型ＡＤ変換器２６を下位ビットのパワーダウン動作から復帰させる。本実施形態の構成によれば、様々な騒音環境に対してレベル検出を行えるように、レベル検出器１０Ｄの復帰閾値以上のレベルを出力できる回路素子のみ残し、それ以外の部分をパワーダウンさせることができる。したがって、ＡＮＣシステム４は、消費電力を低減させることが可能となる。
【００８６】
（第５の実施形態）
次に、本発明の第５の実施形態に係るＡＮＣシステムについて説明する。図１２は、第５の実施形態に係るＡＮＣシステムの構成例を示す図である。図１２に示すＡＮＣシステム５は、プロセッサ２１と、減算器２２と、ＤＡ変換器２３と、スピーカ２４と、マイク２５と、ＡＤ変換器２６と、ＡＮＣデジタル処理部２７と、レベル検出器１０Ｅと、ゼロクロス検出器３０とを備える。ＡＮＣシステム５は、第１の実施形態のＡＮＣシステム１と比較して、ゼロクロス検出器３０を更に備える点と、レベル検出器１０Ａに代えてレベル検出器１０Ｅを備える点が相違する。その他の構成については第１の実施形態のＡＮＣシステム１と同一であるため、同一の参照番号を付して適宜説明を省略する。また、本実施形態では、ＡＤ変換器２６を図１９に示すパイプライン型の構成とするため、ＡＤ変換器２６をパイプライン型ＡＤ変換器２６と称する。
【００８７】
レベル検出器１０Ｅ及びゼロクロス検出器３０の構成について、第２の実施形態で用いた図５を参照して説明する。
【００８８】
反転回路３１は、ＡＮＣデジタル処理部２７から入力されたＡＮＣ信号の符号ビットを反転した信号を、２入力一致判定回路３３に出力する。
【００８９】
フリップフロップ回路３２は、ＡＮＣデジタル処理部２７から入力されたＡＮＣ信号の符号ビットの１サンプル前の符号ビットを、２入力一致判定回路３３に出力する。
【００９０】
２入力一致判定回路３３は、反転回路３１から入力されたＡＮＣ信号の符号ビットを反転した信号と、フリップフロップ回路３２から入力された１サンプル前の符号ビットとを比較し、双方の値が一致する場合にアクティブとなるゼロクロス信号をレベル検出器１０Ｅに出力する。
【００９１】
セレクタ１５は、パワーダウン制御信号が“１”の場合にパワーダウン閾値をレベルコンパレータ１３に出力し、パワーダウン制御信号が“０”である場合に復帰閾値をレベルコンパレータ１３に出力する。レベルコンパレータ１３に入力される閾値として、パワーダウン用と復帰用とで大きさの異なる閾値を用いることにより、ヒステリシス動作を行うことが可能となり、小さな環境音変化で頻繁にパワーダウンと復帰とが切り替わることを抑制することができる。なお、パワーダウン閾値及び復帰閾値は、ＡＮＣシステム５の外部から制御可能である。
【００９２】
レベルコンパレータ１３は、絶対値出力回路１２から入力された信号の値と、セレクタ１５から入力された閾値との比較を行い、比較結果を示す信号をパワーダウン検出時間カウンタ１６に出力する。本実施形態では、レベルコンパレータ１３は、絶対値出力回路１２の出力する信号値がパワーダウン閾値以下になると“１”を出力し、絶対値出力回路１２の出力する信号値が復帰閾値を超えると“０”を出力する。
【００９３】
パワーダウン検出時間カウンタ１６は、レベルコンパレータ１３の出力が“１”になるとカウントを開始し、カウント値がパワーダウン検出時間以上になるとアクティブになるパワーダウンイネーブル信号をゼロクロスタイミングパワーダウン生成回路１７に出力する。なお、パワーダウン検出時間は、ＡＮＣシステム５の外部から制御可能である。
【００９４】
ゼロクロスタイミングパワーダウン生成回路１７は、ゼロクロス検出器３０から入力されたゼロクロス信号と、パワーダウン検出時間カウンタ１６から入力されたパワーダウンイネーブル信号とに基づいてパワーダウン制御信号を生成し、パイプライン型ＡＤ変換器２６に出力する。すなわち、パワーダウンイネーブル信号がアクティブである場合に、ゼロクロスタイミングが検出されると、パイプライン型ＡＤ変換器２６をパワーダウンさせる。
【００９５】
パイプライン型ＡＤ変換器２６は、パワーダウン状態では、第４の実施形態と同様にＳｕｂＡＤ１、ＳｕｂＡＤ２、及びＭＤＡＣ１のみ動作させて、後段をパワーダウンさせる。また、レベル検出が可能な範囲でエンコーダ以降後段のデジタル部をパワーダウンしてもよい。
【００９６】
レベル検出器１０Ｅによるパイプライン型ＡＤ変換器２６のパワーダウン制御について、図１３を参照して説明する。図１３は、パイプライン型ＡＤ変換器２６の入力信号及び出力信号、パワーダウン制御信号、パワーダウンイネーブル信号、並びにＡＮＣデジタル処理部２７の出力信号（ＡＮＣ信号）の波形を示す。
【００９７】
（１）パイプライン型ＡＤ変換器２６の通常動作からパワーダウン動作への移行
レベルコンパレータ１３は、絶対値出力回路１２の出力する信号値と、セレクタ１５がパワーダウン制御信号によって選択した閾値とを比較する。通常動作時のパワーダウン制御信号が“１”であるため、セレクタ１５からパワーダウン閾値が出力される。レベルコンパレータ１３は、図１３におけるＴ１で、絶対値出力回路１２の出力する信号値がパワーダウン閾値以下になると、“１”を出力する。
【００９８】
レベルコンパレータ１３の出力が“１”になると、パワーダウン検出時間カウンタ１６はカウントを開始する。パワーダウン検出時間カウンタ１６は、図１３におけるＴ２で、カウンタ値が設定したパワーダウン検出時間になると、パワーダウンイネーブル信号をアクティブ（本実施形態では“１”）にする。
【００９９】
ゼロクロスタイミングパワーダウン生成回路１７は、パワーダウンイネーブル信号が“１”の場合に、ゼロクロス信号が“１”となるタイミングで（図１３におけるＴ３）、パワーダウン制御信号を“１”から“０”へ切り替える。本実施形態では、パイプライン型ＡＤ変換器２６は、パワーダウン制御信号が“１”の場合には通常動作を行い、“０”の場合にはパワーダウン動作を行う。これにより、パイプライン型ＡＤ変換器２６は、Ｔ３でパワーダウンする。パワーダウン検出時間以降にパワーダウンに切り替えるため、信号レベルがレベル検出の閾値レベル付近で変動することによる通常動作からパワーダウン動作へ頻繁にモードが切り替わることを抑制することができる。
【０１００】
（２）パイプライン型ＡＤ変換器２６のパワーダウン動作から通常動作への移行
パワーダウン制御信号が“０”になりパイプライン型ＡＤ変換器２６がパワーダウンすると、セレクタ１５から復帰閾値が出力される。復帰閾値は、パワーダウン閾値よりも大きいものとする。レベルコンパレータ１３は、絶対値出力回路１２の出力する信号値（パイプライン型ＡＤ変換器２６のデジタル出力信号１５ｂｉｔ中の上位８ｂｉｔの絶対値）が復帰閾値を超えると、“０”を出力する。レベルコンパレータ１３の出力が“０”になると、パワーダウン検出時間カウンタ１６はパワーダウンイネーブル信号を“０”にし、ゼロクロスタイミングパワーダウン生成回路１７は、図１３におけるＴ４で、パワーダウン制御信号を“０”から“１”へ切り替える。これにより、パイプライン型ＡＤ変換器２６は、即座にパワーダウン動作から復帰する。
【０１０１】
図１３に示すように、ＡＮＣデジタル処理部２７は、パイプライン型ＡＤ変換器２６がパワーダウン動作から復帰して通常動作に切り替わる際に、出力信号に対してソフト遷移(復帰閾値以上の振幅まで、設定されたデジタルボリュームの遷移時間で復帰)を行うようにしてもよい。これにより、ボツ音対策を行うことができる。
【０１０２】
ソフト遷移を行う場合、具体的にはＡＮＣデジタル処理部２７は、内部にソフト遷移カウンタ、ボリューム係数生成回路、及び乗算器を有する。ソフト遷移カウンタは、パイプライン型ＡＤ変換器２６が通常動作に切り替わったとき、カウントを開始する。ボリューム係数生成回路は、カウント周期でボリューム係数を乗算器に出力する。乗算器は、パイプライン型ＡＤ変換器２６の出力信号とボリューム係数を乗算し、信号レベルをカウント周期で大きくしていく。ソフト遷移カウンタが予め定められた値までカウントすると、ボリューム係数生成回路は、ゲインが１倍になるボリューム係数を出力することで、パイプライン型ＡＤ変換器２６の出力信号がそのままＡＮＣデジタル処理部２７から出力される。
【０１０３】
以上説明したように、本実施形態では、ＡＮＣデジタル処理部の出力信号の符号の切り替わるゼロクロスタイミングを検出するゼロクロス検出器３０を備え、レベル検出器１０Ｅは、パイプライン型ＡＤ変換器２６の出力信号の値が閾値以下である場合に、ゼロクロスタイミングが検出されると、パイプライン型ＡＤ変換器２６の下位ビットを算出するブロックをパワーダウンさせる。かかる構成により、ＡＮＣシステム５は、消費電力を低減させるとともに、パイプライン型ＡＤ変換器２６のパワーダウン動作への移行時に発生するボツ音やノイズ感変動の聴感上違和感を低減させることが可能となる。
【０１０４】
また、ＡＮＣデジタル処理部２７は、パワーダウン動作から復帰する際に、ソフト遷移を行うようにしてもよい。これにより、ＡＮＣシステム５は、パイプライン型ＡＤ変換器２６のパワーダウン動作から通常動作への移行時に発生するボツ音やノイズ感変動の聴感上違和感を低減させることが可能となる。
【０１０５】
（第６の実施形態）
次に、本発明の第６の実施形態に係るＡＮＣシステムについて説明する。図１４は、第６の実施形態に係るＡＮＣシステムの構成例を示す図である。図１４に示すＡＮＣシステム６は、プロセッサ２１と、減算器２２と、ＤＡ変換器２３と、スピーカ２４と、マイク２５と、ＡＤ変換器２６と、ＡＮＣデジタル処理部２７と、レベル検出器１０Ｆと、ソフト遷移制御部４０とを備える。ＡＮＣシステム６は、第１の実施形態のＡＮＣシステム１と比較して、ソフト遷移制御部４０を更に備える点と、レベル検出器１０Ａに代えてレベル検出器１０Ｆを備える点が相違する。その他の構成については第１の実施形態のＡＮＣシステム１と同一であるため、同一の参照番号を付して適宜説明を省略する。なお、ソフト遷移制御部４０の機能をＡＮＣデジタル処理部２７で実現してもよい。また、本実施形態では、ＡＤ変換器２６を図１９に示すパイプライン型の構成とするため、ＡＤ変換器２６をパイプライン型ＡＤ変換器２６と称する。
【０１０６】
ソフト遷移制御部４０は、ボリューム係数を徐々に変化させながらＡＮＣデジタル処理部２７の出力信号をソフト遷移させて、該出力信号が“０”(ミュート)まで減衰した際にミュート信号をレベル検出器１０Ｆに出力する。
【０１０７】
レベル検出器１０Ｆは、パイプライン型ＡＤ変換器２６の出力信号を検出し、パイプライン型ＡＤ変換器２６に対してパワーダウン制御信号を出力する。また、レベル検出器１０Ｆは、ソフト遷移を行うタイミングを示すソフト遷移イネーブル信号をソフト遷移制御部４０に出力する。
【０１０８】
レベル検出器１０Ｆ及びソフト遷移制御部４０の構成について、第３の実施形態で用いた図８を参照して説明する。
【０１０９】
ソフト遷移時間カウンタ４１は、レベル検出器１０Ｆから入力されたソフト遷移イネーブル信号が“１”になると、予め定められた値（ソフト遷移時間）までカウントする。ソフト遷移時間はＡＮＣシステム６の外部から設定可能である。
【０１１０】
ボリューム係数生成回路４２は、ソフト遷移イネーブル信号が“１”の場合に、ソフト遷移時間をかけてＡＮＣデジタル処理部２７の出力信号を０になるまで減衰させるためのボリューム係数を生成し、ＡＮＣデジタル処理部２７に出力する。ボリューム係数生成回路４２は、ＡＮＣデジタル処理部２７の出力信号が一定レベルで減衰するように、カウント周期でボリューム係数を更新する。
【０１１１】
ＡＮＣデジタル処理部２７は、パイプライン型ＡＤ変換器２６の出力信号にボリューム係数生成回路４２から入力されたボリューム係数を乗算することにより、出力信号を減衰させる。
【０１１２】
パワーダウン検出時間カウンタ１６は、絶対値出力回路１２の出力信号がパワーダウン閾値以下の場合にカウントして、カウント値がパワーダウン検出時間以上になるとアクティブになるソフト遷移イネーブル信号をミュートタイミングパワーダウン生成回路１８及びソフト遷移制御部４０に出力する。
【０１１３】
ミュートタイミングパワーダウン生成回路１８は、パワーダウン検出時間カウンタ１６から入力されたソフト遷移イネーブル信号と、ソフト遷移時間カウンタ４１から入力されたミュート信号とに基づいてパワーダウン制御信号を生成し、パイプライン型ＡＤ変換器２６に出力する。
【０１１４】
ミュートタイミングパワーダウン生成回路１８は、ソフト遷移イネーブル信号がアクティブであるときにミュート信号がアクティブになると、パイプライン型ＡＤ変換器２６の一部をパワーダウンさせるためのパワーダウン制御信号をパイプライン型ＡＤ変換器２６に出力する。また、ミュートタイミングパワーダウン生成回路１８は、絶対値出力回路１２の出力する信号値が復帰閾値よりも大きいとき、パイプライン型ＡＤ変換器２６をパワーダウン動作から復帰させるためのパワーダウン制御信号をパイプライン型ＡＤ変換器２６に出力する。
【０１１５】
パイプライン型ＡＤ変換器２６は、パワーダウン状態では、第４の実施形態と同様にＳｕｂＡＤ１、ＳｕｂＡＤ２、及びＭＤＡＣ１のみ動作させて、後段をパワーダウンさせる。また、レベル検出が可能な範囲でエンコーダ以降の後段のデジタル部をパワーダウンしてもよい。
【０１１６】
レベル検出器１０Ｆによるパイプライン型ＡＤ変換器２６のパワーダウン制御について、図１５を参照して説明する。図１５は、パイプライン型ＡＤ変換器２６の入力信号及び出力信号、パワーダウン制御信号、パワーダウンイネーブル信号、ミュート信号、並びにＡＮＣデジタル処理部２７の出力信号（ＡＮＣ信号）の波形を示す。
【０１１７】
（１）パイプライン型ＡＤ変換器２６の通常動作からパワーダウン動作への移行
図１５におけるＴ１からＴ２までの動作は、第５の実施形態と同様であり、Ｔ２でソフト遷移イネーブル信号がアクティブ（本実施形態では“１”）となる。そして、Ｔ２で、ソフト遷移時間カウンタ４１はカウントを開始する。ボリューム係数生成回路４２は、ＡＮＣデジタル処理部２７が出力するＡＮＣ信号を一定レベルで減衰させていくように、カウント周期でボリューム係数を更新していく。ソフト遷移時間カウンタ４１が予め定められた値（ソフト遷移時間）までカウントし、ＡＮＣデジタル処理部２７は、ボリューム係数により信号レベルを減衰させる。ソフト遷移時間が経過すると、ミュート信号がアクティブ（本実施形態では“１”）になる（図１５におけるＴ３）。
【０１１８】
ミュートタイミングパワーダウン生成回路１８は、ソフト遷移イネーブル信号が“１”の場合に、ミュート信号が“１”となるタイミングで、パワーダウン制御信号を“１”から“０”へ切り替える。本実施形態では、パイプライン型ＡＤ変換器２６は、パワーダウン制御信号が“１”の場合には通常動作を行い、“０”の場合にはパワーダウン動作を行う。これにより、パイプライン型ＡＤ変換器２６は、Ｔ３でパワーダウンする。レベル検出器１０Ｆは、パワーダウン検出時間が経過した後にパイプライン型ＡＤ変換器２６をパワーダウン動作に切り替えるため、パイプライン型ＡＤ変換器２６の出力信号がレベル検出の閾値付近で変動した場合に通常動作及びパワーダウン動作のモード切替えが頻繁に行われることを抑制することができる。
【０１１９】
（２）パイプライン型ＡＤ変換器２６のパワーダウン動作から通常動作への移行
パイプライン型ＡＤ変換器２６のパワーダウン動作から通常動作への移行動作は、第５の実施形態と同様であるため、説明を省略する。
【０１２０】
以上説明したように、本実施形態では、パイプライン型ＡＤ変換器２６の出力信号をソフト遷移させるソフト遷移制御部４０を備え、レベル検出器１０Ｆは、ＡＤ変換器２６の出力信号の値が閾値以下である場合に、ソフト遷移によりパイプライン型ＡＤ変換器２６の出力信号が０まで減衰すると、パイプライン型ＡＤ変換器２６をパワーダウンさせる。かかる構成により、ＡＮＣシステム６は、消費電力を低減させるとともに、パイプライン型ＡＤ変換器２６のパワーダウン動作への移行時に発生するボツ音やノイズ感変動の聴感上違和感を低減させることが可能となる。
【０１２１】
また、パイプライン型ＡＤ変換器２６は、パワーダウン動作から復帰する際に、ソフト遷移を行うようにしてもよい。これにより、ＡＮＣシステム６は、パイプライン型ＡＤ変換器２６のパワーダウン動作から通常動作への移行時に発生するボツ音やノイズ感変動の聴感上違和感を低減させることが可能となる。
【０１２２】
（第７の実施形態）
次に、本発明の第７の実施形態に係るＡＮＣシステムについて説明する。第４から第６の実施形態では、ＡＤ変換器２６がパイプライン型の構成である場合について説明したが、ＡＤ変換器２６はパイプライン型の構成でなくてもよい。本実施形態では、ＡＤ変換器２６を図２０に示す２段のデルタシグマ型の構成とするため、ＡＤ変換器２６をデルタシグマ型ＡＤ変換器２６と称する。
【０１２３】
以下、本実施形態のＡＮＣシステムの構成が第５の実施形態のＡＮＣシステム５と同一である場合について説明するが、第４の実施形態のＡＮＣシステム４、又は第６の実施形態のＡＮＣシステム６と同一であってもよい。
【０１２４】
図１６は、デルタシグマ型ＡＤ変換器２６のパワーダウンの例を示す第１の図である。本実施形態では図１６に示すように、デルタシグマ型ＡＤ変換器２６はパワーダウン時には、ノイズシェーピング効果により量子化ノイズを抑制しながらＡＤ変換システムのＳＮ特性を緩和しつつ、後段ブロックをパワーダウンする。本実施形態では２段のマッシュ構成のデルタシグマ型ＡＤ変換器２６を示しているが、３段以上のマッシュ構成のデルタシグマ型ＡＤ変換器２６の場合には、最上位の段以外のループを形成する回路をパワーダウンさせればよい。
【０１２５】
図１７は、デルタシグマ型ＡＤ変換器２６のパワーダウンの例を示す第２の図である。デルタシグマ型ＡＤ変換器２６はパワーダウン時には、図１７に示すようにデルタシグマ型ＡＤ変換器のフィードフォワードパスの量子化器（ＡＤ変換器）だけ残し、それ以外の部分をパワーダウンしてもよい。
【０１２６】
デルタシグマ型ＡＤ変換器２６のパワーダウン制御について、第２の実施形態で用いた図６を参照して説明する。
【０１２７】
（１）デルタシグマ型ＡＤ変換器２６の通常動作からパワーダウン動作への移行
レベルコンパレータ１３は、絶対値出力回路１２の出力する信号値と、セレクタ１５がパワーダウン制御信号によって選択した閾値とを比較する。通常動作時のパワーダウン制御信号が“１”であるため、セレクタ１５からパワーダウン閾値が出力される。レベルコンパレータ１３は、絶対値出力回路１２の出力する信号値がパワーダウン閾値以下になると、“１”を出力する。
【０１２８】
レベルコンパレータ１３の出力が“１”になると、パワーダウン検出時間カウンタ１６はカウントを開始する。パワーダウン検出時間カウンタ１６は、カウンタ値が設定したパワーダウン検出時間になると、パワーダウンイネーブル信号をアクティブ（本実施形態では“１”）にする。
【０１２９】
ゼロクロスタイミングパワーダウン生成回路１７は、パワーダウンイネーブル信号が“１”の場合に、ゼロクロス信号が“１”となるタイミングで（図６におけるＴ３）、パワーダウン制御信号を“１”から“０”へ切り替える。本実施形態では、デルタシグマ型ＡＤ変換器２６は、パワーダウン制御信号が“１”の場合には通常動作を行い、“０”の場合にはパワーダウン動作を行う。これにより、デルタシグマ型ＡＤ変換器２６は、Ｔ３でパワーダウンする。
【０１３０】
（２）デルタシグマ型ＡＤ変換器２６のパワーダウン動作から通常動作への移行
パワーダウン制御信号が“０”になりデルタシグマ型ＡＤ変換器２６がパワーダウンすると、セレクタ１５から復帰閾値が出力される。復帰閾値は、パワーダウン閾値よりも大きいものとする。デルタシグマ型ＡＤ変換器２６のパワーダウン時には、アナログ出力信号Ｙ２（Ｚ）＝０となるため、デジタル出力信号Ｙｏｕｔ（ｚ）＝Ｙ１（ｚ）×Ｈ１（ｚ）が成り立つ。レベルコンパレータ１３は、絶対値出力回路１２の出力する信号値（Ｙｏｕｔ（ｚ）の絶対値）が復帰閾値を超えると、“０”を出力する。レベルコンパレータ１３の出力が“０”になると、パワーダウン検出時間カウンタ１６はパワーダウンイネーブル信号を“０”にし、ゼロクロスタイミングパワーダウン生成回路１７は、パワーダウン制御信号を“０”から”１”へ切り替える。これにより、デルタシグマ型ＡＤ変換器２６は即座にパワーダウン動作から復帰する。
【０１３１】
デルタシグマ型ＡＤ変換器の低消費電力化のための技術として、例えば米国特許ＵＳ６４０７６８９号公報には、マッシュ構造のデルタシグマ型ＡＤ変換器で、ＡＤ変換器の前段でアナログ信号をレベル検出して、複数のデルタシグマのループを選択的に有効にし、残りのループをパワーダウンして無効にすることで消費電力を抑えることが開示されている。この従来技術は、必要なダイナミックレンジを実現するのに十分なデルタシグマのループを有効にしているため、ヘッドフォンなどのバッテリー駆動の製品に適用する場合には、より消費電力の低いＡＤ変換器が求められる。この点、本実施形態によれば、デルタシグマ型ＡＤ変換器２６はパワーダウン動作時には、パワーダウン動作から復帰するのに最低限必要となる回路素子のみを動作させるため、従来のデルタシグマ型ＡＤ変換器よりも多くの回路素子をパワーダウンさせることができ、さらに、アナログ信号のレベル検出器が不要となるため、消費電力の低いＡＮＣシステムを実現することができる。
【０１３２】
上述の実施形態は代表的な例として説明したが、本発明の趣旨及び範囲内で、多くの変更及び置換ができることは当業者に明らかである。したがって、本発明は、上述の実施形態によって制限するものと解するべきではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。例えば、実施形態の構成図に記載の複数の構成ブロックを１つに組み合わせたり、あるいは１つの構成ブロックを分割したりすることが可能である。
【符号の説明】
【０１３３】
１，２，３，４，５，６  ＡＮＣシステム
１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅ，１０Ｆ  レベル検出器
１１    フィルタ
１２    絶対値出力回路
１３    レベルコンパレータ
１４    パワーダウン生成回路
１５    セレクタ
１６    パワーダウン検出時間カウンタ
１７    ゼロクロスタイミングパワーダウン生成回路
１８    ミュートタイミングパワーダウン生成回路
２１    プロセッサ
２２    減算器
２３    ＤＡ変換器
２４    スピーカ
２５    マイク
２６    ＡＤ変換器（パイプライン型ＡＤ変換器、デルタシグマ型ＡＤ変換器）
２７    ＡＮＣデジタル処理部
３０    ゼロクロス検出器
３１    反転回路
３２    フリップフロップ回路
３３    ２入力一致判定回路
４０    ソフト遷移制御部
４１    ソフト遷移時間カウンタ
４２    ボリューム係数生成回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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