(57)【要約】【課題】発生している騒音（ノイズ）に応じて、最適なノイズキャンセリング性能をユーザーの手を煩わせることなく自動的に実現できるようにする。【解決手段】ＦＦフィルタ回路５１に加えて、伝達関数が適応的に変更される適応フィルタ回路５２と、この適応フィルタ回路５２を制御するフィルタ制御部５３と、スイッチ回路５４と、パワー計算部５５と、合成部５６を備える。ＦＦフィルタ回路５１で形成されたノイズキャンセル信号と、フィルタ制御部５３により制御される適応フィルタ回路５２で形成されたノイズキャンセル信号とが合成部５６で合成され、これをノイズキャンセル信号として用いる。【選択図】図１５
2010004250.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ユーザーの耳部に装着される筐体の外部に設けられる外部集音手段により集音された信号から、固定的に用いられる伝達関数に応じてノイズキャンセル信号を形成する第１の信号処理手段と、前記筐体の内部に設けられる内部集音手段により集音された信号から、固定的に用いられる伝達関数に応じてノイズキャンセル信号を形成する第２の信号処理手段との一方または両方と、
前記外部集音手段により集音された信号からノイズキャンセル信号を形成する手段であって、適応的に伝達関数の変更が可能な第３の信号処理手段と、
前記外部集音手段からの信号と前記内部集音手段からの信号とに基づいて、前記第３の信号処理手段の前記伝達関数を変更するように制御する制御手段と、
前記第１の信号処理手段と前記第２の信号処理手段との一方または両方からのノイズキャンセル信号と、前記第３の信号処理手段からのノイズキャンセル信号とを合成する合成手段と
を備えるノイズキャンセリングシステム。
【請求項２】
請求項１に記載のノイズキャンセリングシステムであって、
前記第１の信号処理手段と前記第２の信号処理手段との内、前記第１の信号処理手段を備えるノイズキャンセリングシステム。
【請求項３】
請求項１に記載のノイズキャンセリングシステムであって、
前記第１の信号処理手段と前記第２の信号処理手段との内、前記第２の信号処理手段を備えるノイズキャンセリングシステム。
【請求項４】
請求項１に記載のノイズキャンセリングシステムであって、
前記第１の信号処理手段と前記第２の信号処理手段との両方を備えるノイズキャンセリングシステム。
【請求項５】
請求項１、請求項２、請求項３または請求項４に記載のノイズキャンセリングシステムであって、
前記第３の信号処理手段と前記制御手段とのそれぞれを複数個設け、
複数個設けられる前記制御手段のそれぞれ毎に、供給される信号に対して重み付けを施す重み付け手段を設けることにより、
可動範囲の異なる複数の前記第３の信号処理手段を備えるノイズキャンセリングシステム。
【請求項６】
ユーザーの耳部に装着される筐体の外部に設けられる外部集音手段により集音された信号から、固定的に用いられる伝達関数に応じて、第１の信号処理手段がノイズキャンセル信号を形成する第１の信号処理工程と、ユーザーの耳部に装着される筐体の内部に設けられる内部集音手段により集音された信号から、固定的に用いられる伝達関数に応じて、第２の信号処理手段がノイズキャンセル信号を形成する第２の信号処理工程との内の一方または両方を実行し、
前記外部集音手段により集音された信号からノイズキャンセル信号を形成する手段であって、前記外部集音手段からの信号と前記内部集音手段からの信号とに基づいて適応的に伝達関数が変更される第３の信号処理手段により、ノイズキャンセル信号を形成する第３の信号処理工程と、
前記第１の信号処理工程と前記第２の信号処理工程との一方または両方において形成されたノイズキャンセル信号と、前記第３の信号処理工程において形成されたノイズキャンセル信号とを合成する合成工程と
を有するノイズキャンセル信号形成方法。
【請求項７】
請求項６に記載のノイズキャンセル信号形成方法であって、
前記第１の信号処理工程と前記第２の信号処理工程との内、前記第１の信号処理工程を実行するノイズキャンセル信号形成方法。
【請求項８】
請求項６に記載のノイズキャンセル信号形成方法であって、
前記第１の信号処理工程と前記第２の信号処理工程との内、前記第２の信号処理工程を実行するノイズキャンセル信号形成方法。
【請求項９】
請求項６に記載のノイズキャンセル信号形成方法であって、
前記第１の信号処理工程と前記第２の信号処理工程との両方を実行するノイズキャンセル信号形成方法。
【請求項１０】
請求項６、請求項７、請求項８または請求項９に記載のノイズキャンセル方法であって、
前記第３の信号処理手段と前記制御手段とのそれぞれは複数個設けられていると共に、
複数個設けられている前記制御手段のそれぞれ毎に、可動範囲を異ならせるように供給される信号に対して重み付けを施す重み付け手段が設けられており、
前記第３の信号処理工程においては、可動範囲の異なる複数の前記第３の信号処理手段によって、複数のノイズキャンセル信号を形成するノイズキャンセル信号形成方法。
【請求項１１】
ユーザーの耳部に装着される筐体の外部に設けられる外部集音手段により集音された信号から、固定的に用いられる伝達関数に応じてノイズキャンセル信号を形成する第１の信号処理ステップと、ユーザーの耳部に装着される筐体の内部に設けられる内部集音手段により集音された信号から、固定的に用いられる伝達関数に応じてノイズキャンセル信号を形成する第２の信号処理ステップとの一方または両方と、
前記外部集音手段からの信号と前記内部集音手段からの信号とに基づいて、適応的に伝達関数を変更し、前記外部集音手段により集音された信号からノイズキャンセル信号を形成する第３の信号処理ステップと、
前記第１の信号処理ステップと前記第２の信号処理ステップとの一方または両方において形成したノイズキャンセル信号と、前記第３の信号処理ステップにおいて形成したノイズキャンセル信号とを合成する合成ステップと
を実行するノイズキャンセリングシステムに搭載されたコンピュータによって実行されるコンピュータ読み取り可能なノイズキャンセル信号形成プログラム。
【請求項１２】
請求項１１に記載のノイズキャンセル信号形成プログラムであって、
前記第１の信号処理ステップと前記第２の信号処理ステップとの内、前記第１の信号処理ステップを実行するノイズキャンセル信号形成プログラム。
【請求項１３】
請求項１１に記載のノイズキャンセル信号形成プログラムであって、
前記第１の信号処理ステップと前記第２の信号処理ステップとの内、前記第２の信号処理ステップを実行するノイズキャンセル信号形成プログラム。
【請求項１４】
請求項１１に記載のノイズキャンセルプログラムであって、
前記第１の信号処理ステップと前記第２の信号処理ステップとの両方を実行するノイズキャンセル信号形成プログラム。
【請求項１５】
請求項１１、請求項１２、請求項１３または請求項１４に記載のノイズキャンセル信号形成プログラムであって、
前記第３の信号処理ステップは複数設けられ、複数の前記第３の信号処理ステップ毎に、前記外部集音手段からの信号と前記内部集音手段からの信号とに重み付けを行う重み付けステップを有し、
可動範囲の異なる複数の前記第３の信号処理ステップを実行するノイズキャンセル信号形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば、再生された音楽等を聴取するためのヘッドホンや騒音を低減させるようにするためのヘッドセットなどに適用されるノイズキャンセリングシステム、ノイズキャンセル方法、ノイズキャンセルプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ヘッドホンに搭載されているアクティブなノイズキャンセリングシステム（ノイズ低減システム）が存在している。そして、現状実用化されているノイズキャンセリングシステムは、大別すると、フィードバック方式とフィードフォワード方式との２つの方式がある。
【０００３】
一般に、フィードバック方式のノイズキャンセリングシステムは、ノイズをキャンセルできる帯域（ノイズを低減できる帯域）は狭いが、比較的に大きな低減が可能であるという特徴がある。
【０００４】
一方、フィードフォワード方式のノイズキャンセリングシステムは、ノイズをキャンセルできる帯域は広く、安定性があるものの、ノイズ源との位置関係などにより想定していた伝達関数と合致しない時に、当該周波数においてノイズが増えてしまう可能性があると考えられる。
【０００５】
このため、ノイズをキャンセルできる帯域が広く、安定性のあるフィードフォワード方式のノイズキャンセリングシステムを用いた場合、ノイズが減っている帯域が広くても、特定の狭い帯域でのノイズが目立ってしまうことがある。このような場合には、低減効果を聴取者（ユーザ）が感じることができない。
【０００６】
このような問題点を解決するための１つの方策として、特許文献１には、いわゆるノイズキャンセリングシステムにおいて、フィードバック方式に加え、フィードフォワード方式をも同時に動かすことで、より強いノイズ低減効果を得ることができるようにする発明が開示されている。この特許文献１に記載の発明により、ノイズをキャンセルできる帯域が広く、かつ、安定してノイズの大きな低減効果が得られる。
【０００７】
なお、上述した特許文献１は、以下に示す通りである。
【特許文献１】特開２００８−１１６７８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、上述した特許文献１に記載の発明の場合、フィードバック方式、フィードフォワード方式ともフィルタ特性は一定であり、騒音（ノイズ）が変化してもノイズキャンセリング特性は一定である。このため、特許文献１に記載の発明の場合、厳密に考察すると、騒音ごとに最適なノイズキャンセリング性能を実現することができない場合があると考えられる。このため、騒音ごとに最適なノイズキャンセリング性能を実現しようと考えると、適応フィルタ方式を用いることが考えられる。
【０００９】
適応フィルタによるノイズキャンセリングを実用化するためには、  
（１）適応フィルタ処理を行うための演算性能が高く、高価なＤＳＰ（Digital Signal Processor）が必要となる。  
（２）適応フィルタ処理は物理的にエネルギーの大きな周波数成分に対して実施されるので、適応フィルタ処理が動作しても必ずしも聴覚特性的に最適なノイズキャンセリング特性を実現するとはいえない。  
といった問題がある。
【００１０】
以上のことに鑑み、この発明は、上記問題点を一掃し、発生している騒音（ノイズ）に応じて、最適なノイズキャンセリング性能をユーザーの手を煩わせることなく自動的に実現できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明のノイズキャンセリングシステムは、
ユーザーの耳部に装着される筐体の外部に設けられる外部集音手段により集音された信号からノイズキャンセル信号を形成する第１の信号処理手段と、前記筐体の内部に設けられる内部集音手段により集音された信号からノイズキャンセル信号を形成する第２の信号処理手段との一方または両方と、
前記外部集音手段により集音された信号からノイズキャンセル信号を形成する手段であって、適応的に伝達関数の変更が可能な第３の信号処理手段と、
前記外部集音手段からの信号と前記内部集音手段からの信号とに基づいて、前記第３の信号処理手段の前記伝達関数を変更するように制御する制御手段と、
前記第１の信号処理手段と前記第２の信号処理手段との一方または両方からのノイズキャンセル信号と、前記第３の信号処理手段からのノイズキャンセル信号とを合成する合成手段と
を備える。
【００１２】
この請求項１に記載のノイズキャンセリングシステムによれば、ノイズキャンセル信号を形成する第１、第２の信号処理手段の一方または両方が設けられる。第１の信号処理手段は、筐体外部の外部集音手段からの信号からノイズキャンセル信号を形成するいわゆるフィードフォワード方式のものである。また、第２の信号処理手段は、筐体内部の内部集音手段からの信号からノイズキャンセル信号を形成するいわゆるフィードバック方式のものである。
【００１３】
これらの一方または両方に加えて、用いる伝達関数を適応的に変更することが可能な適応フィルタ方式の第３の信号処理手段が設けられる。そして、第１、第２の信号処理手段の一方または両方で形成されたノイズキャンセル信号と、第３の信号処理手段で形成されたノイズキャンセル信号が、合成手段で合成される。
【００１４】
これにより、第１、第２の信号処理手段の一方または両方で形成されたノイズキャンセル信号によりキャンセル（除去）しきれなかったノイズは、第３の信号処理手段により形成されたノイズキャンセル信号によってキャンセルすることができるようにされる。そして、第３の信号処理手段は、用いる伝達関数を変更することができるので、発生しているノイズに応じたノイズキャンセル信号を形成して、効果的にノイズの残渣信号を低減することができるようにされる。したがって、発生している騒音（ノイズ）に応じて、最適なノイズキャンセリング性能をユーザーの手を煩わせることなく自動的に実現することができるようにされる。
【００１５】
また、請求項２に記載の発明のノイズキャンセリングシステムは、請求項１に記載のノイズキャンセリングシステムであって、
前記第１の信号処理手段と前記第２の信号処理手段との内、前記第１の信号処理手段を備える。
【００１６】
この請求項２に記載の発明のノイズキャンセリングシステムによれば、第１、第２の信号処理手段の内、外部マイクによって集音される信号からノイズキャンセル信号を形成する第１の信号処理手段が機能するようにされる。
【００１７】
これにより、第１の信号処理手段によって形成されるノイズキャンセル信号によってキャンセルしきれなかったノイズを、第３の信号処理により形成されるノイズキャンセル信号によって効果的に除去することができるようにされる。したがって、発生している騒音（ノイズ）に応じて、最適なノイズキャンセリング性能をユーザーの手を煩わせることなく自動的に実現することができるようにされる。
【００１８】
また、請求項３に記載の発明のノイズキャンセリングシステムは、請求項１に記載のノイズキャンセリングシステムであって、
前記第１の信号処理手段と前記第２の信号処理手段との内、前記第２の信号処理手段を備える。
【００１９】
この請求項３に記載の発明のノイズキャンセリングシステムによれば、第１、第２の信号処理手段の内、内部マイクによって集音される信号からノイズキャンセル信号を形成する第２の信号処理手段が機能するようにされる。
【００２０】
これにより、第２の信号処理手段によって形成されるノイズキャンセル信号によってキャンセルしきれなかったノイズを、第３の信号処理により形成されるノイズキャンセル信号によって効果的に除去することができるようにされる。したがって、発生している騒音（ノイズ）に応じて、最適なノイズキャンセリング性能をユーザーの手を煩わせることなく自動的に実現することができるようにされる。
【００２１】
また、請求項４に記載の発明のノイズキャンセリングシステムは、請求項１に記載のノイズキャンセリングシステムであって、
前記第１の信号処理手段と前記第２の信号処理手段との両方を備える。
【００２２】
この請求項４に記載の発明のノイズキャンセリングシステムによれば、外部マイクによって集音される信号からノイズキャンセル信号を形成する第１の信号処理手段と、内部マイクによって集音される信号からノイズキャンセル信号を形成する第２の信号処理手段との両方が機能するようにされる。
【００２３】
これにより、第１、第２の信号処理手段によって形成されるノイズキャンセル信号によってキャンセルしきれなかったノイズを、第３の信号処理により形成されるノイズキャンセル信号によって効果的に除去することができるようにされる。したがって、発生している騒音（ノイズ）に応じて、最適なノイズキャンセリング性能をユーザーの手を煩わせることなく自動的に実現することができるようにされる。
【００２４】
また、この出願の請求項５に記載の発明のノイズキャンセリングシステムは、請求項１、請求項２、請求項３または請求項４に記載のノイズキャンセリングシステムであって、
前記第３の信号処理手段と前記制御手段とのそれぞれを複数個設け、
複数個設けられる前記制御手段のそれぞれ毎に、供給される信号に対して重み付けを施す重み付け手段を設けることにより、
可動範囲の異なる複数の前記第３の信号処理手段を備える。
【００２５】
この請求項５に記載の発明のノイズキャンセリングシステムによれば、可動範囲の異なる複数の第３の信号処理手段が設けられるようにされる。
【００２６】
これにより、第１、第２の信号処理手段の一方または両方によって形成されるノイズキャンセル信号によってキャンセルしきれなかったノイズを、第３の信号処理により形成されるノイズキャンセル信号によって効果的に除去することができるようにされる。
【００２７】
この場合、第３の信号処理手段は、可動範囲の異なる複数の第３の信号処理手段として構成するようにされている。これにより、例えば、低域側と高域側などのように、異なる範囲にノイズが残存していても、対応する可動範囲の第３の信号処理手段によって、発生している周波数範囲の異なるいずれのノイズをも効果的にキャンセルすることができるようにされる。したがって、発生している騒音（ノイズ）に応じて、最適なノイズキャンセリング性能をユーザーの手を煩わせることなく自動的に実現することができるようにされる。
【発明の効果】
【００２８】
この発明によれば、固定的に用いられる伝達関数に応じてノイズキャンセル信号を形成する第１、第２の信号処理手段の一方または両方に加えて、用いる伝達関数を適応的に変えることが可能な第３の信号処理手段をも併用することができる。これにより、発生しているノイズ（騒音）毎に最適なノイズキャンセリング性能を自動的に実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、図を参照しながら、この発明による装置、方法、プログラムの一実施の形態について説明する。
【００３０】
［ノイズキャンセリングシステムについて］
現在、ヘッドホンやイヤホンを対象として外部騒音をアクティブに低減するシステム、所謂ノイズキャンセリングシステムが、普及しはじめている。製品化されているものに関しては、ほとんどがアナログ回路により構成されているものであり、そのノイズキャンセリング手法としては、フィードバック方式とフィードフォワード方式とがある。また、原理的な方式として、適応フィルタ方式がある。このように、ノイズキャンセリング手法としては、３つの方式に大別できる。
【００３１】
まず、この発明の説明を容易にするため、図１〜図１３を参照しながら、従来の方式であるフィードバック方式、フィードフォワード方式、適応フィルタ方式のノイズキャンセリングシステムのそれぞれの構成例と動作原理について説明する。
【００３２】
なお、フィードバック方式とフィードフォワード方式に関しては、デジタルでもアナログでもシステム構築は可能である。しかし、適応フィルタ方式に関しては、適応信号処理をデジタルで実施する必要がある。このため、以下の説明においては、説明を簡単にするため、ノイズキャンセル特性を決める支配要因であるフィルタは、すべてデジタル回路により構成されるものとして説明する。
【００３３】
また、以下の説明において、また、図面において、必要に応じて、フィードバック方式をＦＢと、フィードフォワード方式をＦＦと、適応フィルタ方式をＡＦと、また、ノイズキャンセルをＮＣと、それぞれ略称する場合がある。
【００３４】
［フィードバック方式のノイズキャンセリングシステムについて］
まず、フィードバック方式のノイズキャンセリングシステムについて説明する。図１は、フィードバック方式のノイズキャンセリングシステムについて説明するための図である。また、図２は、フィードバック方式のノイズキャンセリングシステムのノイズ低減特性を示す図であり、図７は、フィードバック方式のノイズキャンセリングシステムの特性を示す計算式を説明するための図である。
【００３５】
図１（Ａ）は、フィードバック方式のノイズキャンセリングシステムが適用されたヘッドホンシステムが、ユーザヘッド（ユーザ（聴取者）の頭部）ＨＤに装着された場合の右チャンネル側の構成を示している。また、図１（Ｂ）は、当該フィードバック方式のノイズキャンセリングシステムの全体構成を示している。
【００３６】
フィードバック方式は、一般的に図１（Ａ）のようにヘッドホン筐体（ハウジング部）ＨＰの内側にマイクロホン（以下、マイクと略称する。）１１１を備える構成となっている。
【００３７】
そして、当該マイク１１１で収音した信号（ノイズ信号）の逆相成分（ノイズ低減信号）を戻し制御することで、外部からヘッドホン筐体ＨＰに入ってきたノイズを減衰させるものである。
【００３８】
この場合、マイク１１１の位置が聴取者の耳位置に相当するキャンセルポイント（制御点）ＣＰとなるため、ノイズ減衰効果を考慮し、通常、聴取者の耳に近い位置、つまりドライバ１５の振動板前面にマイク１１１が置かれることが多い。
【００３９】
具体的に、図１（Ｂ）のブロック図を参照しながら、フィードバック方式のノイズキャンセリングシステムについて説明する。図１（Ｂ）に示すフィードバック方式のノイズキャンセリングシステムは、マイク１１１とマイクアンプ１１２からなるマイク及びマイクアンプ部１１を備えている。
【００４０】
さらに、フィードバック制御のために設計されたフィルタ回路（以下、ＦＢフィルタ回路という。）１２と、合成部１３と、パワーアンプ１４と、ドライブ回路１５１とスピーカ１５２からなるドライバ１５と、イコライザ１６とを備えている。
【００４１】
図１（Ｂ）において、各ブロック内に記載された文字Ａ、Ｄ、Ｍ、−βは、パワーアンプ１４、ドライバ１５、マイク及びマイクアンプ部１１、ＦＢフィルタ回路１２の各伝達関数である。
【００４２】
同様に、図１（Ｂ）において、イコライザ１６のブロック内の文字Ｅは、聴取する目的である信号Ｓに掛けられるイコライザ１６の伝達関数である。また、ドライバ１５とキャンセルポイントＣＰ間に置かれたブロックの文字Ｈは、ドライバ１５からマイク１１１までの空間の伝達関数（ドライバ−キャンセルポイント間の伝達関数）である。これらの各伝達関数は、複素表現されているものとする。
【００４３】
また、図１（Ａ）、（Ｂ）において、文字Ｎは、外部のノイズソース（ノイズ源）ＮＳからヘッドホン筐体ＨＰ内のマイク位置近辺に侵入してきたノイズであり、文字Ｐは、聴取者の耳に届く音圧（出力音声）を表すものとする。
【００４４】
ノイズＮがヘッドホン筐体ＨＰ内に伝わってくる原因としては、例えば、ヘッドホン筐体ＨＰのイヤーパッド部の隙間から音圧として漏れてくる場合や、ヘッドホン筐体ＨＰが音圧を受けて振動した結果として筐体内部に音が伝わるなどのことが考えられる。
【００４５】
この時、図１（Ｂ）において、聴取者の耳に届く音圧Ｐは、図７の（１）式のように表現することができる。この図７の（１）式において、ノイズＮに着目すれば、ノイズＮは、１／（１＋ＡＤＨＭβ）に減衰していることがわかる。ただし、図７の（１）式の系が、発振せず、ノイズ低減対象帯域にてノイズキャンセリング機構として安定して動作するためには、図７の（２）式が成立している必要がある。
【００４６】
このフィードバック方式では、図７の（２）式を成立させた上で、人間の聴覚特性を考慮したフィルタの設計を設計者が行うこととなる。この聴覚特性を考慮したフィルタ設計というのは、設計者自身が評価を行う場合が多い。しかし、既にフィードバック方式のノイズキャンセリングヘッドフォンが多数開発されて発売され、市場に受けいれられており実績があるといえる。
【００４７】
次に、図１（Ｂ）に示したフィードバック方式のノイズキャンセリングシステムにおいて、上述したノイズ低減機能に加え必要な音をヘッドホンから再生する場合について説明する。
【００４８】
図１（Ｂ）における入力音声Ｓは、音楽再生装置からの音楽信号の他、筐体外部のマイクの音（補聴機能として使う場合）や電話通信などの通信を介した音声信号（ヘッドセットとして使う場合）など、本来、ヘッドホンのドライバで再生すべき音声信号の総称である。
【００４９】
図７の（１）式において、入力音声Ｓに着目すると、イコライザ１６の伝達関数Ｅは、図７の（３）式のように示すことができる。そして、図７の（３）式のイコライザ１６の伝達関数Ｅをも考慮すると、図１（Ｂ）のノイズキャンセリングシステムの出力音声Ｐは、図７の（４）式のように表現することができる。
【００５０】
マイク１１１の位置が耳位置に非常に近いとすると、文字Ｈがドライバ１１５からマイク１１１（耳）までの伝達関数、文字Ａや文字Ｄがそれぞれパワーアンプ１１４、ドライバ１１５の伝達関数であるので、通常のノイズ低減機能を持たないヘッドホンと同様の特性が得られることがわかる。なお、この時イコライザ１６の伝達特性Ｅは、周波数軸でみたオープンループ特性とほぼ同等の特性になっている。
【００５１】
そして、図１に示したフィードバック方式のノイズキャンセリングシステムの特性は、図２のように模式的に示すことができる。すなわち、ノイズキャンセル前においては、図２（Ａ）に示すようなノイズが発生していた場合、図２（Ｂ）に示すような特性のＦＢフィルタ回路１２の働きによって、図２（Ｃ）に示すように、ノイズを大きく低減させることができる。
【００５２】
［フィードフォワード方式のノイズキャンセリングシステムについて］
次に、フィードフォワード方式のノイズキャンセリングシステムに関して説明する。図３は、フィードフォワード方式のノイズキャンセリングシステムについて説明するための図である。また、図４は、フィードフォワード方式のノイズキャンセリングシステムのノイズ低減特性を示す図であり、図８は、フィードフォワード方式のノイズキャンセリングシステムの特性を示す計算式を説明するための図である。
【００５３】
図３（Ａ）は、フィードフォワード方式のノイズキャンセリングシステムが適用されたヘッドホンシステムが、ユーザヘッド（ユーザ（聴取者）の頭部）ＨＤに装着された場合の右チャンネル側の構成を示している。また、図３（Ｂ）は、当該フィードフォワード方式のノイズキャンセリングシステムの全体構成を示している。
【００５４】
フィードフォワード方式は、基本的に図３（Ａ）に示すようにヘッドホン筐体ＨＰの外部にマイク２１１が設置されている。そして、マイク２１１で収音したノイズに対して適切なフィルタリング処理をして、ヘッドホン筐体ＨＰ内部のドライバ２５にてこれを再生し、耳に近いところでこのノイズをキャンセルすることを意図している。
【００５５】
具体的に、図３（Ｂ）のブロック図を参照しながら、フィードフォワード方式のノイズキャンセリングシステムについて説明する。図３（Ｂ）に示すフィードフォワード方式のノイズキャンセリングシステムは、マイク２１１とマイクアンプ２１２からなるマイク及びマイクアンプ部２１を備えている。
【００５６】
さらに、フィードフォワード制御のために設計されたフィルタ回路（以下、ＦＦフィルタ回路という。）２２と、合成部２３と、パワーアンプ２４と、ドライブ回路２５１とスピーカ２５２からなるドライバ２５とを備えている。
【００５７】
この図３（Ｂ）に示すフィードフォワード方式のノイズキャンセリングシステムにおいても、各ブロック内に記載された文字Ａ、Ｄ、Ｍは、パワーアンプ２４、ドライバ２５、マイク及びマイクアンプ部２１の各伝達関数である。
【００５８】
また、図３において、文字Ｎは、外部のノイズソース（ノイズ源）を示している。ノイズソースＮに応じたノイズがヘッドホン筐体ＨＰ内に侵入してくる主な理由はフィードバック方式のノイズキャンセリングシステムにおいて説明した通りである。
【００５９】
また、図３（Ｂ）においては、外部のノイズソースＮの位置から耳位置ＣＰに至るまでの伝達関数（ノイズソース−キャンセルポイント間の伝達関数）を文字Ｆで表している。
【００６０】
また、図３（Ｂ）においては、ノイズソースＮからマイク２１１に至るまでの伝達関数（ノイズソース−マイク間の伝達関数）を文字Ｆ’で表している。
【００６１】
また、図３（Ｂ）においては、ドライバ２５からキャンセルポイント（耳位置）ＣＰに至るまでの伝達関数（ドライバ−キャンセルポイント間の伝達関数）を文字Ｈで表している。
【００６２】
そして、フィードフォワード方式のノイズキャンセリングシステムの核となるＦＦフィルタ回路２２の伝達関数を、−αと置くと、図３（Ｂ）において、聴取者の耳に届く音圧Ｐ（出力音声）は、図８の（１）式のように表現することができる。
【００６３】
ここで、理想的な状態を考えると、ノイズソース−キャンセルポイント間の伝達関数Ｆは、図８の（２）式のように表すことができる。そして、図８の（２）式を図８の（１）式に代入すれば、第１項と第２項とは相殺される。
【００６４】
したがって、結果として、図３（Ｂ）に示したフィードフォワード方式のノイズキャンセリングシステムにおいて、出力音声Ｐは、図８の（３）式に示すように表すことができる。したがって、図８の（３）式から分かるように、ノイズはキャンセルされ、音楽信号(または聴取する目的の音声信号等)だけが残り、通常のヘッドホン動作と同様の音を聴取できることになる。
【００６５】
ただし、実際は、図８に示した（２）式が完全に成立するような伝達関数を持つ完全なフィルタの構成は困難である。特に中高域に関して、人により耳の形状は異なるし、また、ヘッドホンの装着状態もまちまちであるなど、個人差が大きい。また、ノイズの位置やマイク位置などにより特性が変化する。これらの理由のため通常は中高域に関してはこのアクティブなノイズ低減処理を行わず、ヘッドホン筐体でパッシブな遮音をすることが多い。
【００６６】
なお、図８の（２）式は、数式を見れば自明であるが、ノイズ源から耳位置までの伝達関数を、伝達関数αを含めた電気回路にて模倣することを意味している。
【００６７】
このフィードフォワード方式では、図８の（２）式を成立させた上で、人間の聴覚特性を考慮したフィルタの設計を設計者が行うこととなる。この聴覚特性を考慮したフィルタ設計というのは、設計者自身が評価を行う場合が多いが、既にフィードフォワード方式のノイズキャンセリングヘッドフォンが多数開発されて発売され、市場に受けいれられており実績があるといえる。
【００６８】
また、図３に示したフィードフォワード方式のノイズキャンセリングシステムにおけるキャンセルポイントＣＰは、図３（Ａ）に示した通り、図１（Ａ）のフィードバック方式のノイズキャンセリングシステムと異なり、聴取者の任意の耳位置において設定することができる。
【００６９】
しかしながら、通常の場合、伝達関数αは固定的であり、設計段階においては、なんらかのターゲット特性を対象とした決めうちになることになる。しかし、聴取者よって耳の形状が違うため、十分なノイズキャンセル効果が得られなかったり、ノイズ成分を非逆相で加算してしまったりして、異音がするなどの現象が起こる可能性もある。
【００７０】
これらのことより、一般的にフィードフォワード方式は、発振する可能性が低く安定度が高いが、十分な減衰量を得るのは困難であり、一方、フィードバック方式は大きな減衰量が期待できる代わりに、系の安定性に注意が必要となる。フィードバック方式とフィードフォワード方式とには、それぞれに特徴を有している。
【００７１】
そして、図３に示したフィードフォワード方式のノイズキャンセリングシステムの特性は、図４のように模式的に示すことができる。すなわち、ノイズキャンセル前においては、図４（Ａ）に示すようなノイズが発生していた場合、図４（Ｂ）に示すような特性のＦＦフィルタ回路２２の働きによって、図４（Ｃ）に示すように、ノイズを大きく低減させることができる。
【００７２】
［適応フィルタ方式のノイズキャンセリングシステムについて］
次に、適応フィルタ方式のノイズキャンセリングシステムに関して説明する。図５は、適応フィルタ方式のノイズキャンセリングシステムについて説明するための図である。また、図６は、適応フィルタ方式のノイズキャンセリングシステムのノイズ低減特性を示す図であり、図９は、適応フィルタ方式のノイズキャンセリングシステムの特性を示す計算式を説明するための図である。
【００７３】
図５は、当該適応フィルタ方式のノイズキャンセリングシステムの全体構成を示している。適応フィルタ方式は、ヘッドホン筐体の内部・外部の両方にマイクが設置された構成を有している。そして、外部マイクで収音したノイズに対して適応フィルタ処理を施した後、筐体内部のドライバにてこれを再生し、耳に近いところでこのノイズをキャンセルすることを意図している。
【００７４】
具体的に、図５のブロック図を参照しながら、適応フィルタ方式のノイズキャンセリングシステムについて説明する。図５に示す適応フィルタ方式のノイズキャンセリングシステムは、マイク３１１とマイクアンプ３１２からなり、ヘッドホン筐体の外部に設けられる外部マイク及びマイクアンプ部３１を備えている。
【００７５】
また、適応的制御のために設計されたフィルタ回路（以下、適応フィルタ回路という。）３２と、当該適応フィルタ回路３２を制御するフィルタ制御部３３を備えている。また、合成部３４と、パワーアンプ３５と、ドライブ回路３６１とスピーカ３６２からなるドライバ３６とを備えている。
【００７６】
さらに、図５に示す適応フィルタ方式のノイズキャンセリングシステムは、マイク３７１とマイクアンプ３７２からなり、ヘッドホン筐体の内部に設けられる内部マイク及びマイクアンプ部３７を備えている。
【００７７】
この図５に示す適応フィルタ方式のノイズキャンセリングシステムにおいて、各ブロック内に記載された文字Ｍ１、Ａ、Ｄ、Ｍ２は、外部マイク及びマイクアンプ部３１、パワーアンプ３５、ドライバ３６、内部マイク及びマイクアンプ部３７の各伝達関数である。
【００７８】
また、図５において、文字Ｎは、外部のノイズソース（ノイズ源）を示している。ノイズソースＮに応じたノイズがヘッドホン筐体ＨＰ内に侵入してくる主な理由はフィードバック方式のノイズキャンセリングシステムにおいて説明した通りである。
【００７９】
また、図５においては、外部のノイズソースＮの位置から耳位置ＣＰに至るまでの伝達関数（ノイズソース−キャンセルポイント間の伝達関数）を文字Ｆで表している。また、図５においては、ノイズソースＮから外部マイク３１１に至るまでの伝達関数（ノイズソース−マイク間の伝達関数）を文字Ｆ’で表している。
【００８０】
また、図５においては、ドライバ３６からキャンセルポイント（耳位置）ＣＰに至るまでの伝達関数（ドライバ−キャンセルポイント間の伝達関数）を文字Ｈで表している。
【００８１】
そして、適応フィルタ回路３２における適応フィルタ処理は、図５に示すように、外部マイク３１１により収音される信号および内部マイク３７１により収音される信号を用いて、フィルタ制御部３３の制御により実施され、内部マイク３７１からの信号が最小になるようなフィルタの適応処理が行われる。
【００８２】
ここで適応フィルタ方式のノイズキャンセリングシステムの核となる適応フィルタ回路３２の伝達関数をＫと置くと、図５に示した適応フィルタ方式のノイズキャンセリングシステムは、図９の（１）式のように表現できる。
【００８３】
ここで、理想的な状態を考えると、ノイズソース−キャンセルポイント間の伝達関数Ｆは、図９の（２）式のように表すことができる。そして、図９の（２）式を図９の（１）式に代入すれば、第１項と第２項とは相殺される。
【００８４】
したがって、結果として、図５に示した適応フィルタ方式のノイズキャンセリングシステムにおいて、出力音声Ｐは、図９の（３）式に示すように表すことができる。したがって、図９の（３）式から分かるように、ノイズはキャンセルされ、音楽信号(または聴取する目的の音声信号等)だけが残り、通常のヘッドホン動作と同様の音を聴取できることになる。
【００８５】
ただし、実際は、図９に示した（２）式が完全に成立するような伝達関数を持つ完全なフィルタの構成は困難である。特に中高域に関して、人により耳の形状は異なるし、また、ヘッドホンの装着状態もまちまちであるなど、個人差が大きい。また、ノイズの位置やマイク位置などにより特性が変化する。これらの理由のため通常は中高域に関してはこのアクティブなノイズ低減処理を行わず、ヘッドホン筐体でパッシブな遮音をすることが多い。
【００８６】
なお、図９の（２）式は、数式を見れば自明であるが、ノイズ源から耳位置までの伝達関数を、適応フィルタ回路３２の伝達関数Ｋを含めた電気回路にて模倣することを意味している。
【００８７】
ここでのキャンセルポイントＣＰは、図３に示したフィードフォワード方式のもとは異なり、図１に示したフィードバック方式のものと同様にマイク位置の音が制御点となる。このため、ノイズ減衰効果を考慮し、通常耳に近い位置、つまりドライバ３６の振動板前面にマイクが置かれることが多い。
【００８８】
なお、適応フィルタ回路３２の伝達関数Ｋは、フィルタ制御部３３によって逐次更新されるため、ＦＢフィルタ回路１２の伝達関数βや、ＦＦフィルタ回路２２の伝達関数αとは異なり、固定値ではなく可変値となる。
【００８９】
この適応アルゴリズムについては、ＬＭＳアルゴリズムが用いられるのが一般的である。ＬＭＳアルゴリズムはキャンセルポイントにおける誤差信号（＝低減されたものの残っているノイズ信号）を監視し、この誤差信号の二乗平均を最急降下法に基づいて最小にするように、外部マイクからの入力信号に対する適応フィルタ回路の伝達関数Ｋを更新する。
【００９０】
このＬＭＳアルゴリズムは、安定性があり、演算量が少ないという利点によって、代表的な適応アルゴリズムとなっている。ＬＭＳアルゴリズムについての基本は、例えば、以下に示す論文に詳細に説明されている。
【００９１】
ＬＭＳアルゴリズムについての論文
Adaptive noise cancelling: Principles and applications
Widrow, B.; Glover, J.R., Jr.; McCool, J.M.; Kaunitz, J.; Williams, C.S.; Hearn, R.H.; Zeidler, J.R.; Eugene Dong, Jr.; Goodlin, R.C.
Proceedings of the IEEE
Volume 63, Issue 12, Dec. 1975 Page(s): 1692−1716
【００９２】
そして、適応フィルタ方式のノイズキャンセリングシステムでは、適応フィルタ回路３２の伝達関数Ｋの可変性によって、人によっては耳の形状が違うため十分なノイズキャンセリング効果が得られない場合や、ノイズの特性が変化した場合に、自動的にシステムを調整し、最適な状態に近づけることが可能となる利点がある。
【００９３】
ただし、この場合の最適な状態とは、騒音の物理的エネルギーが最小な状態を指す。しかし、人間の聴覚特性は周波数特性的に平坦でなく（いわゆるラウドネス特性）、また周波数成分を臨界帯域というバンドパス様の独立性をもった帯域ごとにエネルギーを分割して評価する。このため、必ずしも物理的エネルギーが最小な状態が、人間の聴覚にとって最適な状態というわけではない。
【００９４】
なお、上記のラウドネス特性について、人間の聴覚の等感曲線は国際規格ISO226に示されている。なお、等感曲線に関するＷｅｂページのアドレスは以下に示す通りである。  
http://www.aist.go.jp/aist_j/press_release/pr2003/pr20031022/pr20031022.html
【００９５】
また、上記の臨界帯域に関する代表的文献として、以下のものがある。  
Critical Band Width in Loudness Summation
E. Zwicker, G. Flottorp, and S. S. Stevens 
Psycho-Acoustic Laboratory, Harvard University, Cambridge, Massachusetts
The Journal of the Acoustical Society of America
May 1957  Volume 29, Issue 5, pp. 548−557
【００９６】
そして、図５に示した適応フィルタ方式のノイズキャンセリングシステムの特性は、図６のように模式的に示すことができる。図６に示すように、適応フィルタ方式の場合には、ノイズ信号について周波数成分のもっとも大きな部分（ピーク）を小さくするように、適応フィルタ回路３２の伝達関数Ｋが更新される。したがって、図６において、左・中・右図のようにさまざまな動作形態が考えられる。
【００９７】
すなわち、ノイズキャンセル前においては、図６（Ａ）に示すように低域側に大きなノイズが発生していた場合、図６（Ｂ）に示すような特性とされる適応フィルタ回路３２の働きによって、図６（Ｃ）に示すように、ノイズを低減させることができる。
【００９８】
また、ノイズキャンセル前においては、図６（Ｄ）に示すように高域側に大きなノイズが発生していた場合、図６（Ｅ）に示すような特性とされる適応フィルタ回路３２の働きによって、図６（Ｆ）に示すように、ノイズを低減させることができる。
【００９９】
さらに、ノイズキャンセル前においては、図６（Ｇ）に示すように高域にのみ大きなノイズが発生していた場合、図６（Ｈ）に示すような特性とされる適応フィルタ回路３２の働きによって、図６（Ｉ）に示すように、高域のノイズを低減させることができる。
【０１００】
しかしながら、図６に示したすべての状態が聴覚的に十分な性能を得ているとは言い切れない。このため、ＬＭＳアルゴリズムに対して、人間の聴覚特性（周波数特性・臨界帯域）を考慮した周波数軸上の重み付けを行う必要が生じる。
【０１０１】
この重み付けを考慮した適応フィルタ方式のノイズキャンセリングシステムの構成例を図１０に示す。この方法では重み付けを行うためのフィルタ処理が必要になる。この重み付けのためのフィルタ処理は、フィルタ制御部３３に対する入力信号および適応フィルタ３２における係数（伝達関数）Ｋの更新に必要な誤差信号に対して同じものを掛ける必要がある。
【０１０２】
これは、原理的にＬＭＳアルゴリズムが誤差信号の最小化を行う際の入力信号と誤差信号との相関を利用して係数更新を行っているためである。したがって、図１０に示すように、外部マイク及びマイクアンプ部３１とフィルタ制御部３３との間に重み付けフィルタ３８ａが設けられる。また、内部マイク及びマイクアンプ部３７とフィルタ制御部３３との間に重み付けフィルタ３８ｂが設けられる。
【０１０３】
重み付けフィルタ３８ａ、３８ｂは、いずれも伝達関数がＷであるものである。また、図１０に示したノイズキャンセリングシステムにおいて、重み付けフィルタ３８ａ、３８ｂ以外の各部分は、図５に示した適応フィルタ方式のノイズキャンセリングシステムと同様に構成される。
【０１０４】
このため、図１０において、図５に示したノイズキャンセリングシステムと同様に構成される部分には、同じ参照符号を付し、その部分の説明については省略する。
【０１０５】
図１１に、図１０に示した重み付けを利用した適応フィルタ方式のノイズキャンセリングシステムの特性の模式図を示す。図１１においては、図１１（Ａ）に示すように、重み付け前の信号は低域より高域のピークが高いが、聴覚的には低域側のピークのほうが重要であると仮定する。
【０１０６】
ここで、図１１（Ｂ）に示すような特性の重み付けフィルタ３８ａ、３８ｂの効果によって、処理対象の信号は、図１１（Ｃ）に示すような周波数特性に見かけ上変換される。適応フィルタ回路３２は、この変換された信号に対してエネルギーを最小化するように係数更新を行う。この場合、適応フィルタ回路３２の特性は、図１１（Ｄ）に示すようなものとなる。
【０１０７】
このため、適応フィルタ３２の機能により、処理対象の信号の特性は、図１１（Ｅ）に示すような見かけ上のノイズキャンセリング結果を得る。しかし、図１１（Ｅ）に示す結果は、重み付けフィルタ３８ａ、３８ｂを掛けた状態での結果である。
【０１０８】
したがって、現実には、重み付けフィルタ３８ａ、３８ｂの係数Ｗと逆の係数Ｗ−１を見かけ上の結果に掛けたものが得られており、それは図１１（Ｆ）のようになっている。つまり、重み付けフィルタ３８ａ、３８ｂによって、物理的エネルギーが最小ではなく、聴覚的なエネルギーが最小化される。
【０１０９】
しかし、図８を用いて説明したように重み付けがうまくいったとしても、演算量が非常に大きくなってしまうという問題がある。また、フィルタ処理により発生するディレイ量が大きいとＬＭＳアルゴリズムが発散してしまう危険性もある。このため、システム設計が非常に難しいという問題がある。
【０１１０】
また、ＬＭＳアルゴリズムを用いた適応フィルタ処理では、必ずしも極小解（Global minimum）にたどり着くわけではなく、局所的な最小解（Local minimum）にたどり着く可能性もある。
【０１１１】
当然ながら極小解にたどり着いた場合と局所的な最小解にたどり着いた場合のノイズの低減量には差があり、局所的な最小解にしかたどり着けない場合には、聴覚的に必要十分なノイズ低減量が得られないという問題が発生する場合がある。
【０１１２】
これらのことより、一般的に適応フィルタ方式は、システムの自動調整機能を持つものの、必ずしも十分な低減量を得られる保証がないため、一定の性能が安定して得られる一般消費者向け製品には使われることがほとんどない状態となっている。
【０１１３】
［フィードバック方式とフィードフォワード方式を合わせたノイズキャンセリングシステムについて］
そして、上述したフィードバック方式のノイズキャンセリングシステムとフィードフォワード方式のノイズキャンセリングシステムシステムとを重ね合わせることも考えられる。図１２は、フィードバック方式とフィードフォワード方式とを重ね合わせたノイズキャンセリングシステムシステムを示している。
【０１１４】
図１２において、図１に示したフィードバック方式のノイズキャンセリングシステムと同様に構成される部分には、図１のノイズキャンセリングシステムの対応する部分と同じ参照符号を付している。また、１２において、図３に示したフィードフォワード方式のノイズキャンセリングシステムと同様に構成される部分には、図３のノイズキャンセリングシステムの対応する部分と同じ参照符号を付している。したがって、各部の詳細については説明が重複するので省略する。
【０１１５】
そして、この場合、パワーアンプ及びドライバはそれぞれ１つの筐体内にフィードバック用とフィードフォワード用に１つずつ設置されているものとする。このため、図１２においては、フィードフォワード用のパワーアンプ２４、ドライバ２５の伝達関数は文字Ａ１、Ｄ１で示し、フィードバック用のパワーアンプ１４、ドライバ１５の伝達関数は文字Ａ２、Ｄ２で示している。
【０１１６】
同様に、フィードフォワード用のドライバ−キャンセルポイント間の伝達関数は文字Ｈ１で示し、フィードバック用のドライバ−キャンセルポイント間の伝達関数は文字Ｈ２で示している。
【０１１７】
図１２に示した構成のノイズキャンセリングシステムにおいては、まず外部の音はフィードフォワード方式の構成部分にて取り込まれる。しかし、音の発信源やその音波の性質（球面波、平面波的な振る舞い）によって、現実的には上記のようにヘッドホン内部において、ノイズ低減される帯域が得られる一方で、ノイズが発生する帯域も起こり得る。
【０１１８】
これはヘッドホンの装着状態や、個人の耳の形状においても同様の問題が発生する。このフィードフォワード方式で残留、もしくは発生する筐体内部のノイズについてはフィードバック方式の構成部分（フィードバック機構）が有効であり、２つを同時に動かすことで、それぞれ単体で使用したとき以上の効果を得ることができる。
【０１１９】
つまり、図１２に示したノイズキャンセリングシステムの場合には、図１に示したフィードバック方式のノイズキャンセリングシステム部分と、図３に示したフィードフォワード方式のノイズキャンセリングシステム部分を備えたものである。すなわち、図１２に示したノイズキャンセリングシステムは、言わばツイン方式のノイズキャンセリングシステムである。
【０１２０】
このツイン方式の場合には、フィードバック方式のノイズキャンセリングシステムの特性とフィードフォワード方式のノイズキャンセリングシステムの特性とを合わせたかたちの減衰特性を有するものとなる。
【０１２１】
そして、図１２に示したツイン方式のノイズキャンセリングシステムの特性は、図１３のように模式的に示すことができる。すなわち、ノイズキャンセル前においては、図１３（Ａ）に示すようなノイズが発生していた場合、図１３（Ｂ）に示すような特性のＦＢフィルタ回路１２及びＦＦフィルタ回路２２の働きによって、図１３（Ｃ）に示すように、ノイズを大きく低減させることができる。
【０１２２】
そして、上述したように、フィードバック方式及びフィードフォワード方式のノイズキャンセリングシステムシステムは、キャンセリング特性が一定であるために、発生しているノイズの特性によっては、十分にノイズの低減を行うことができない場合があると考えられる。
【０１２３】
また、適応フィルタ方式のノイズキャンセリングシステムの場合には、高価なＤＳＰが必要になったり、必ずしも聴覚特性的に最適なキャンセリング特性を実現できなかったりする場合もあると考えられる。
【０１２４】
そこで、この出願に係る発明は、これらの問題点を解決して、常時、高精度にノイズをキャンセルすることができるようにするものである。
【０１２５】
［この発明の実施の形態について］
図１４は、ツイン方式のノイズキャンセリングシステムの一例を示すブロック図である。すなわち、図１２にしたツイン方式のブロック図を変形すると、図１４のように示すことができる。
【０１２６】
図１４に示した構成は、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）／ＣＰＵ（Central Processing Unit）部４０を、適応フィルタ回路を実現するもの考えれば、イコライザ３０を除いて単にノイズキャンセリングのみを行うシステムとしてみると、図５に示した適応フィルタ方式のノイズキャンセリングシステムと等価である。
【０１２７】
このため、図１４に示したノイズキャンセリングシステムシステムにおいて、図５に示したノイズキャンセリングシステムと同様に構成される部分には、同じ参照符号を付し、その部分の説明については省略する。
【０１２８】
そして、図１４のノイズキャンセリングシステムシステムにおいて、ＤＳＰ／ＣＰＵ部４０が実現するＦＦフィルタ回路４１と、ＦＢフィルタ回路４２とは、時不変システムである。これに対して、図５のノイズキャンセリングシステムの適応フィルタ回路３２は時変システムである。
【０１２９】
図１４のノイズキャンセリングシステムの場合、ノイズキャンセルフィルタであるＦＦフィルタ回路４１及びＦＢフィルタ回路４２の逐次更新にかかる演算が不要でありフィルタの安定性も一定でありながらも、高いノイズキャンセリング効果を得うるという点がポイントとなる。
【０１３０】
しかし、システムがデジタル化されているため、ブロック図的には適応フィルタ方式と等価であると考えてかまわない。そして、ＤＳＰ／ＣＰＵ４０において、逐次更新処理を行う適応フィルタを追加することが可能であり、この点から発生する新しい利点が多々考えられる。これら利点は、わずか１〜２年前のようにアナログベースでノイズキャンセルシステム全体を考えていた場合には発生しえない利点であり、近年の目覚しいデジタル技術の高性能化によってようやく考慮できるようになったものである。
【０１３１】
そして、この出願の発明は、図１４に示したＤＳＰ／ＣＰＵ４０で示した部分の構成を種々変更することによって、発生しているノイズの特性をも考慮して、高精度にノイズをキャンセルすることができるようにするものである。
【０１３２】
したがって、以下に説明するこの発明の一実施の形態が適用された各ノイズキャンセリングシステムは、基本的には、図１４に示したノイズキャンセリングシステムと同様の構成を有するものである。
【０１３３】
このため、以下に説明する実施の形態において用いる図では、図１４に示したノイズキャンセリングシステムと同様に構成される部分には、同じ参照符号を付し、その部分の詳細な説明については重複を避けるために省略することとする。以下、本発明について詳しく説明を行う。
【０１３４】
［第１の実施の形態］
図１５は、この発明の一実施の形態が適用された第１の実施の形態のノイズキャンセリングシステムを説明するためのブロック図である。図１５に示したノイズキャンセリングシステムの場合には、ＤＳＰ／ＣＰＵ部５０が、ＦＦフィルタ回路５１の機能と、適応フィルタ回路５２の機能とを実現するようにしている。
【０１３５】
すなわち、図１５に示すように、ＤＳＰ／ＣＰＵ５０内には、ＦＦフィルタ回路５１と、適応フィルタ回路５２と、適応フィルタ回路５２を制御するフィルタ制御回路５３と、スイッチ回路５４と、パワー計算部５５と、合成部５６とが設けられる。
【０１３６】
図１５に示すように、外部マイク及びマイクアンプ部３１からの出力信号は、ＦＦフィルタ回路５１と、適応フィルタ回路５２と、フィルタ制御部５３に供給される。また、内部マイク及びマイクアンプ部３７からの出力信号は、適応フィルタ回路５２と、パワー計算部５５と、スイッチ回路５４の入力端に供給される。
【０１３７】
そして、後述もするが、動作直後においてパワー計算部５５は、内部マイク及びマイクアンプ部３７からの出力信号のパワーが、フィードフォワード方式のノイズキャンセリングシステムの機能によって減少したか否かを確認する。
【０１３８】
内部マイク及びマイクアンプ部３７からの出力パワーが減少している場合には、適応フィルタ方式のノイズキャンセリングシステムにより、更なる騒音（ノイズ）の低減が期待できるので、パワー計算部５５は、スイッチ回路５４をオンにする。これにより、内部マイク及びマイクアンプ部３７からの出力信号が、フィルタ制御部５３に供給される。
【０１３９】
フィルタ制御部５３は、外部マイク及びマイクアンプ部３１からの出力信号と内部マイク及びマイクアンプ部３７からの出力信号との両方が供給されている場合に動作する。そして、フィルタ制御部５３は、外部マイク及びマイクアンプ部３１からの出力信号と内部マイク及びマイクアンプ部３７からの出力信号とに基づいて、適応フィルタ回路５２の伝達関数（係数）Ｋを制御する。
【０１４０】
そして、パワー計算部５５は、内部マイク及びマイクアンプ部３７からの出力パワーが予め決められる所定値以下に低下したことを確認すると、スイッチ回路５４をオフにする。これにより、適応フィルタ回路５２において、適応的に変更される伝達関数Ｋが保持され、適応フィルタ回路５２において適切にノイズの低減処理が行うようにされる。
【０１４１】
したがって、この図１５に示したノイズキャンセリングシステムの場合、  
（１）まず、外部マイク及びマイクアンプ部３１からの入力信号は、通常のフィードフォワード方式のノイズキャンセリングシステム部分によって加工され、ノイズが低減される。  
（２）外部マイク及びマイクアンプ部３１と内部マイク及びマイクアンプ部３７からの信号を用いてフィルタ制御部５３によって適応フィルタ５２の伝達関数（係数）Ｋが更新される。  
（３）そして、内部マイク及びマイクアンプ部３７の入力が最小化（極小とは限らない）される。  
という手順にて、ノイズキャンセル処理が行われる。
【０１４２】
これにより、図１５に示したノイズキャンセリングシステムの場合には、フィードフォワード方式のみでノイズキャンセリングを実施する場合と比べて大きな低減量が実現できる。という利点（利点１）を実現できる。
【０１４３】
また、図１２、図１４に示したツイン方式のノイズキャンセリングシステムにおいてＦＢフィルタ回路の伝達関数βが固定であるのに対して、図１５に示したノイズキャンセリングシステムの場合には、適応フィルタ回路５２の伝達関数（係数）Ｋが可変である。これにより、ＦＦフィルタ回路５１の機能では消しきれない刻々と変化するノイズに自動的に追従してノイズを最小化することができる。という利点（利点２）を実現できる。
【０１４４】
また、単なる適応フィルタ方式のノイズキャンセリングシステムと比較しても、予めＦＦフィルタ回路５１の機能により、聴覚的なノイズキャンセリング特性をある程度見込んで設計することが可能であり、適応フィルタ部分はその残渣信号に焦点を当てればよくなるため、適応フィルタ方式のみのノイズキャンセリングシステムと比べて聴覚的な設計も容易である。という利点（利点３）を実現できる。
【０１４５】
図１６は、図１５に示したフィードフォワード方式と適応フィルタ方式とを合わせたノイズキャンセリングシステムの動作を説明するためのフローチャートである。この図１６の処理は、当該ノイズキャンセリングシステムに電源が投入された場合、あるいは、図示しない操作部を通じて、ユーザーからの実行指示を受け付けた場合に、ＤＳＰ／ＣＰＵ部５０において実行される。
【０１４６】
まず、ＤＳＰ／ＣＰＵ部５０においては、第１のノイズキャンセリングシステム（この例の場合、フィードフォワード方式のノイズキャンセリングシステム）を動作させる（ステップＳ１０１）。
【０１４７】
そして、ＤＳＰ／ＣＰＵ部５０のパワー計算部５５は、内部マイク及びマイクアンプ部３７からの出力パワーが減少したか否かを判断する（ステップＳ１０２）。ここでのパワーの導出方法は、例えば一定区間分のデータを保持してこの自乗和を求めるといった方法で求められる。当該方法により求めたパワーの変化に応じて、当該出力パワーが減少したか否かを判断することが可能である。
【０１４８】
ステップＳ１０２の判断処理において、内部マイク及びマイクアンプ部３７からの出力パワーが減少していないと判断した場合には、第１のノイズキャンセリングシステムでノイズキャンセルがうまくいっていないことを示している。この場合には、ユーザーは本来の目的である騒音（ノイズ）の低減という恩恵を享受できないので、図１６に示す処理を終了する。
【０１４９】
また、ステップＳ１０２の判断処理において、内部マイク及びマイクアンプ部３７からの出力パワーが本来の設計どおりに減っていると判断したときには、第２のノイズキャンセリングシステムを動作させる（ステップＳ１０３）。この第１の実施の形態において、第２のノイズキャンセリングシステムは、適応フィルタ方式のノイズキャンセリングシステムである。
【０１５０】
この場合、パワー計算部５５は、スイッチ回路５４をオンにし、フィルタ制御部５３を機能させ、適応フィルタ回路５２の伝達関数（係数）Ｋを適応的に更新する処理を開始させる（ステップＳ１０４）。
【０１５１】
そして、パワー計算部５５は、内部マイク及びマイクアンプ部３７からの出力パワーが減り、当該パワーが、予め決められる基準値Ｐｌｏｗを下回ったか否かを判断する（ステップＳ１０５）。
【０１５２】
ステップＳ１０５の判断処理において、内部マイク及びマイクアンプ部３７からの出力パワーが基準値Ｐｌｏｗを下回っていないと判断したときには、ステップＳ１０５からの処理を繰り返す。これにより、適応フィルタ回路５２の伝達関数（係数）Ｋの更新を継続して、当該出力パワーが基準値Ｐｌｏｗを下回るのを待つ。
【０１５３】
ステップＳ１０５の判断処理において、内部マイク及びマイクアンプ部３７からの出力パワーが基準値Ｐｌｏｗを下回ったと判断したときには、それは既に騒音が目的とするレベルまで低減されたことを意味する。この場合、パワー計算部５５はスイッチ回路５４をオフにし（ステップＳ１０６）、この図１６に示す処理を終了する。
【０１５４】
これにより、フィルタ制御部５３による適応フィルタ回路５２の伝達関数Ｋの更新をストップするようにされる。なお、適応フィルタ回路５２の伝達関数Ｋの更新をストップしても、適応フィルタ回路５２の伝達関数Ｋが空になるわけではなく、伝達関数Ｋの値はそのまま保持されるので、騒音レベルの低減も一定に保たれる。
【０１５５】
図１７、図１８は、図１５に示した第１の実施の形態のノイズキャンセリングシステムのノイズ低減特性を説明するための図である。
【０１５６】
まず、図１７（Ａ）に示すように、相対的に低域側に大きなピークがあり、さらに高域側に小さなピークがある騒音パワーが発生しているとする。この場合、図１５に示した構成のノイズキャンセリングシステムにおいては、図１７（Ｂ）に示した特性を有するフィードフォワード方式の第１のノイズキャンセリングシステムによりノイズキャンセリングが実施される。
【０１５７】
これにより、当該ノイズキャンセリング後の騒音パワーは、図１７（Ｃ）に示したように、低域側の騒音パワーの低減が図られるが、まだ低域側のピークが大きい。このため、適応フィルタ方式の第２のノイズキャンセリングシステムにより、図１７（Ｄ）（図１７（Ｃ））に示した騒音パワーに対して、更なる騒音（ノイズ）の低減が図られる。
【０１５８】
適応フィルタ方式のノイズキャンセリングシステムにおいては、騒音パワーの大きい周波数成分に自動的に適応するため、そのノイズキャンセリング特性は図１７（Ｅ）に示すようになり、当該特性のノイズキャンセリングも行われる。
【０１５９】
これにより、図１５を用いて説明したように、フィードフォワード方式と適応フィルタ方式とをシーケンシャルに接続したノイズキャンセリングシステムでは、総合的に図１７（Ｆ）に示すようなノイズキャンセリング効果を得ることが可能となる。すなわち、大きなパワーを持っていた低域側の騒音（ノイズ）を、基準値Ｐｌｏｗ以下にすることができる。
【０１６０】
図１７に示したノイズ低減特性からも明らかなように、フィードフォワード方式単独のノイズキャンセリングシステムよりも大きなノイズキャンセリング効果を得ている。
【０１６１】
また、適応フィルタ方式単独のノイズキャンセリングシステムでは、単純にパワーの大きな周波数成分に適応するのみであり、これが聴覚的に十分なノイズキャンセリング効果をあげる可能性の不確実性は高い。
【０１６２】
しかし、予めフィードフォワード方式のノイズキャンセリングシステムの特性を聴覚的に効果の高いと感じる周波数帯域に合わせて設計しておく。このように、フィードフォワード方式の第１のノイズキャンセリングシステムである程度のノイズキャンセリング効果を確保することができる。その上で、残渣成分を適応フィルタ方式のノイズキャンセリングシステムでさらに低減させることができる。
【０１６３】
したがって、図１５に示した構成のノイズキャンセリングシステムは、物理的にも聴覚的にもフィードフォワード方式単独や、適応フィルタ方式単独のノイズキャンセリングシステムよりも高いノイズキャンセリング効果を実現することができる。
【０１６４】
また、図１８（Ａ）に示すように、相対的に高域側に大きなピークがあり、さらに低域側に小さなピークがある騒音パワーが発生しているとする。この場合、図１５に示した構成のノイズキャンセリングシステムにおいては、図１８（Ｂ）に示した特性を有するフィードフォワード方式の第１のノイズキャンセリングシステムによりノイズキャンセリングが実施される。
【０１６５】
これにより、当該ノイズキャンセリング後の騒音パワーは、図１８（Ｃ）に示したように、低域側の騒音パワーは低減されるものの、まだ高域側のピークが大きい。このため、適応フィルタ方式の第２のノイズキャンセリングシステムにより、図１８（Ｄ）（図１８（Ｃ））に示した騒音パワーに対して、更なる騒音（ノイズ）の低減が図られる。
【０１６６】
適応フィルタ方式のノイズキャンセリングシステムにおいては、騒音パワーの大きい周波数成分に自動的に適応するため、そのノイズ低減特性は図１８（Ｅ）に示すようになり、当該特性のノイズキャンセリングも行われる。すなわち、高域側の騒音パワーの低減も図られる。
【０１６７】
これにより、図１５を用いて説明したように、フィードフォワード方式と適応フィルタ方式とをシーケンシャルに接続したノイズキャンセリングシステムでは、総合的に図１８（Ｆ）に示すようなノイズキャンセリング効果を得ることが可能となる。すなわち、大きなパワーを持っていた高域側の騒音（ノイズ）についても、基準値Ｐｌｏｗ以下にすることができる。
【０１６８】
また、図１７（Ａ）に示した騒音パワーと、図１８（Ａ）に示した騒音パワーとの形状は大きく異なる。しかし、最終的なノイズキャンセリング後のパワーである図１７（Ｆ）、図１８（Ｆ）は非常に似た形状になっていることも重要である。これはあらゆる騒音において似た形状になるというわけではないが、騒音の違いをある程度、適応フィルタ方式のノイズキャンセリングシステムが吸収していることを示すものである。
【０１６９】
さらに、図１５に示した構成を有する第１の実施の形態のノイズキャンセリングシステムでは、再生される音楽成分等も入り込む内部マイクのみを使うフィードバック方式のものとも大きく異なる。
【０１７０】
すなわち、適応フィルタ方式のノイズキャンセリングシステムにおいて、適応フィルタ回路５２は、外部マイク及びマイクアンプ３１から供給される信号を加工してノイズキャンセリング信号を生成するため、音楽成分には影響を与えない。
【０１７１】
よって、図１５に示した構成のノイズキャンセリングシステムにおいては、フィードバック方式のノイズキャンセリングシステムシステムが不要になる。すなわち、図１に示したフィードバック方式のノイズキャンセリングシステムで用いられていたイコライザ１６のような形でイコライザを用いる必要がないという利点（利点４）も実現できる。
【０１７２】
［第２の実施の形態］
図１９は、この発明の一実施の形態が適用された第２の実施の形態のノイズキャンセリングシステムを説明するためのブロック図である。図１９に示したノイズキャンセリングシステムの場合には、ＤＳＰ／ＣＰＵ部６０が、適応フィルタ回路６１の機能とＦＢフィルタ回路６３の機能とを実現するようにしている。
【０１７３】
すなわち、図１９に示すように、ＤＳＰ／ＣＰＵ６０内には、適応フィルタ回路６１と、適応フィルタ回路６１を制御するフィルタ制御回路６２と、ＦＢフィルタ回路６３と、スイッチ回路６４と、パワー計算部６５と、合成部６６とが設けられる。
【０１７４】
図１９に示すように、外部マイク及びマイクアンプ部３１からの出力信号は、適応フィルタ回路６１と、フィルタ制御部６２に供給される。また、内部マイク及びマイクアンプ部３７からの出力信号は、ＦＢフィルタ回路６３と、スイッチ回路６４の入力端と、パワー計算部６５とに供給される。
【０１７５】
そして、後述もするが、動作直後においてパワー計算部６５は、内部マイク及びマイクアンプ部３７からの出力信号のパワーが、フィードバック方式のノイズキャンセリングシステムの機能によって減少したか否かを確認する。
【０１７６】
内部マイク及びマイクアンプ部３７からの出力パワーが減少している場合には、適応フィルタ方式のノイズキャンセリングシステムにより、更なる騒音（ノイズ）の低減が期待できるので、パワー計算部６５は、スイッチ回路６４をオンにする。これにより、内部マイク及びマイクアンプ部３７からの出力信号が、フィルタ制御部６２に供給される。
【０１７７】
フィルタ制御部６２は、外部マイク及びマイクアンプ部３１からの出力信号と内部マイク及びマイクアンプ部３７からの出力信号との両方が供給されている場合に動作する。そして、フィルタ制御部６２は、外部マイク及びマイクアンプ部３１からの出力信号と内部マイク及びマイクアンプ部３７からの出力信号とに基づいて、適応フィルタ回路６１の伝達関数（係数）Ｋを制御する。
【０１７８】
そして、パワー計算部６５は、内部マイク及びマイクアンプ部３７からの出力パワーが予め決められる所定値以下に低下したことを確認すると、スイッチ回路６４をオフにする。これにより、適応フィルタ回路６１において、適応的に変更される伝達関数Ｋが保持され、適応フィルタ回路６１において適切にノイズの低減処理が行うようにされる。
【０１７９】
したがって、この図１９に示したノイズキャンセリングシステムの場合、  
（１）まず、内部マイク及びマイクアンプ部３７からの入力は、通常のフィードバック方式のノイズキャンセリングシステム部分によって加工され、ノイズが低減される。  
（２）外部マイク及びマイクアンプ部３１と内部マイク及びマイクアンプ部３７からの信号を用いてフィルタ制御部６２によって適応フィルタ６１の伝達関数（係数）Ｋが更新される。  
（３）そして、内部マイク及びマイクアンプ部３７の入力が最小化（極小とは限らない）される。  
という手順にて、ノイズキャンセル処理が行われる。
【０１８０】
これにより、図１９に示したノイズキャンセリングシステムの場合には、フィードバック方式のみでノイズキャンセリングを実施する場合と比べて大きな低減量が実現できる。という利点（利点１）を実現できる。
【０１８１】
また、図１２、図１４に示したツイン方式のノイズキャンセリングシステムにおいてＦＦフィルタ回路の伝達関数αが固定であるのに対して、図１９に示したノイズキャンセリングシステムの場合には、適応フィルタ回路６１の伝達関数（係数）Ｋが可変である。これにより、ＦＢフィルタ回路６３の機能では消しきれない刻々と変化するノイズに自動的に追従してノイズを最小化することができる。という利点（利点２）を実現できる。
【０１８２】
また、単なる適応フィルタ方式のノイズキャンセリングシステムと比較しても、予めＦＢフィルタ回路６３の機能により、聴覚的なノイズキャンセリング特性をある程度見込んで設計することが可能であり、適応フィルタ部分はその残渣信号に焦点を当てればよくなるため、適応フィルタ方式のみのノイズキャンセリングシステムと比べて聴覚的な設計も容易である。という利点（利点３）を実現できる。
【０１８３】
図２０は、図１９に示したフィードバック方式と適応フィルタ方式とを合わせたノイズキャンセリングシステムの動作を説明するためのフローチャートである。この図２０の処理は、当該ノイズキャンセリングシステムに電源が投入された場合、あるいは、図示しない操作部を通じて、ユーザーからの実行指示を受け付けた場合に、ＤＳＰ／ＣＰＵ部６０において実行される。
【０１８４】
まず、ＤＳＰ／ＣＰＵ部６０においては、第１のノイズキャンセリングシステム（この例の場合、フィードバック方式のノイズキャンセリングシステム）を動作させる（ステップＳ２０１）。
【０１８５】
そして、ＤＳＰ／ＣＰＵ部６０のパワー計算部６５は、内部マイク及びマイクアンプ部３７からの出力パワーが減少したか否かを判断する（ステップＳ２０２）。ここでのパワーの導出方法は、例えば一定区間分のデータを保持してこの自乗和を求めるといった方法で求められる。当該方法により求めたパワーの変化に応じて、当該出力パワーが減少したか否かを判断することが可能である。
【０１８６】
ステップＳ２０２の判断処理において、内部マイク及びマイクアンプ部３７からの出力パワーが減少していないと判断した場合には、第１のノイズキャンセリングシステムでノイズキャンセルがうまくいっていないことを示している。この場合には、ユーザーは本来の目的である騒音（ノイズ）の低減という恩恵を享受できないので、図２０に示す処理を終了する。
【０１８７】
また、ステップＳ２０２の判断処理において、内部マイク及びマイクアンプ部３７からの出力パワーが本来の設計どおりに減っていると判断したときには、第２のノイズキャンセリングシステムを動作させる（ステップＳ２０３）。この第２の実施の形態において、第２のノイズキャンセリングシステムは、適応フィルタ方式のノイズキャンセリングシステムである。
【０１８８】
この場合、パワー計算部６５は、スイッチ回路６４をオンにし、フィルタ制御部６２を機能させ、適応フィルタ回路６１の伝達関数（係数）Ｋを適応的に更新する処理を開始させる（ステップＳ２０４）。
【０１８９】
そして、パワー計算部６５は、内部マイク及びマイクアンプ部３７からの出力パワーが減り、当該パワーが、予め決められる基準値Ｐｌｏｗを下回ったか否かを判断する（ステップＳ２０５）。
【０１９０】
ステップＳ２０５の判断処理において、内部マイク及びマイクアンプ部３７からの出力パワーが基準値Ｐｌｏｗを下回っていないと判断したときには、ステップＳ２０５からの処理を繰り返す。これにより、適応フィルタ回路６１の伝達関数（係数）Ｋの更新を継続して、当該出力パワーが基準値Ｐｌｏｗを下回るのを待つ。
【０１９１】
ステップＳ２０５の判断処理において、内部マイク及びマイクアンプ部３７からの出力パワーが基準値Ｐｌｏｗを下回ったと判断したときには、それは既に騒音が目的とするレベルまで低減されたことを意味する。この場合、パワー計算部６５はスイッチ回路６４をオフにし（ステップＳ２０６）、この図２０に示す処理を終了する。
【０１９２】
これにより、フィルタ制御部６２による適応フィルタ回路６１の伝達関数Ｋの更新をストップする。なお、適応フィルタ回路６１の伝達関数Ｋの更新をストップしても、適応フィルタ回路６１の伝達関数Ｋが空になるわけではなく、伝達関数Ｋの値はそのまま保持されるので、騒音レベルの低減も一定に保たれる。
【０１９３】
図２１、図２２は、図１９に示した第２の実施の形態のノイズキャンセリングシステムのノイズ低減特性を説明するための図である。
【０１９４】
まず、図２１（Ａ）に示すように、相対的に低域側に大きなピークがあり、さらに高域側に小さなピークがある騒音パワーが発生しているとする。この場合、図１９に示した構成のノイズキャンセリングシステムにおいては、図２１（Ｂ）に示した特性を有するフィードバック方式の第１のノイズキャンセリングシステムによりノイズキャンセリングが実施される。
【０１９５】
これにより、当該ノイズキャンセリング後の騒音パワーは、図２１（Ｃ）に示したように、低域側の騒音パワーの低減が図られるが、まだ低域側のピークが大きい。このため、適応フィルタ方式の第２のノイズキャンセリングシステムにより、図２１（Ｄ）（図２１（Ｃ））に示した騒音パワーに対して、更なる騒音（ノイズ）の低減が図られる。
【０１９６】
適応フィルタ方式のノイズキャンセリングシステムにおいては、騒音パワーの大きい周波数成分に自動的に適応するため、そのノイズキャンセリング特性は図２１（Ｅ）に示すようになり、当該特性のノイズキャンセリングも行われる。
【０１９７】
これにより、図１９を用いて説明したように、フィードバック方式と適応フィルタ方式とをシーケンシャルに接続したノイズキャンセリングシステムでは、総合的に図２１（Ｆ）に示すようなノイズキャンセリング効果を得ることが可能となる。すなわち、大きなパワーを持っていた低域側の騒音（ノイズ）を、基準値Ｐｌｏｗ以下にすることができる。
【０１９８】
図２１に示したノイズ低減特性からも明らかなように、フィードバック方式単独のノイズキャンセリングシステムよりも大きなノイズキャンセリング効果を得ている。
【０１９９】
また、適応フィルタ方式単独のノイズキャンセリングシステムでは、単純にパワーの大きな周波数成分に適応するのみであり、これが聴覚的に十分なノイズキャンセリング効果をあげる可能性の不確実性は高い。
【０２００】
しかし、予めフィードバック方式のノイズキャンセリングシステムの特性を聴覚的に効果の高いと感じる周波数帯域に合わせて設計しておく。このように、フィードバック方式の第１のノイズキャンセリングシステムである程度のノイズキャンセリング効果を確保することができる。その上で、残渣成分を適応フィルタ方式のノイズキャンセリングシステムでさらに低減させることができる。
【０２０１】
したがって、図１９に示した構成のノイズキャンセリングシステムは、物理的にも聴覚的にもフィードバック方式単独や、適応フィルタ方式単独のノイズキャンセリングシステムよりも高いノイズキャンセリング効果を実現することができる。
【０２０２】
また、図２２（Ａ）に示すように、相対的に高域側に大きなピークがあり、さらに低域側に小さなピークがある騒音パワーが発生しているとする。この場合、図１９に示した構成のノイズキャンセリングシステムにおいては、図２２（Ｂ）に示した特性を有するフィードバック方式の第１のノイズキャンセリングシステムによりノイズキャンセリングが実施される。
【０２０３】
これにより、当該ノイズキャンセリング後の騒音パワーは、図２２（Ｃ）に示したように、低域側の騒音パワーは低減されるものの、まだ高域側のピークが大きい。このため、適応フィルタ方式の第２のノイズキャンセリングシステムにより、図２２（Ｄ）（図２２（Ｃ））に示した騒音パワーに対して、更なる騒音（ノイズ）の低減が図られる。
【０２０４】
適応フィルタ方式のノイズキャンセリングシステムにおいては、騒音パワーの大きい周波数成分に自動的に適応するため、そのノイズキャンセリング特性は図２２（Ｅ）に示すようになり、当該特性のノイズキャンセリングも行われる。すなわち、高域側の騒音パワーの低減も図られる。
【０２０５】
これにより、図１９を用いて説明したように、フィードバック方式と適応フィルタ方式とをシーケンシャルに接続したノイズキャンセリングシステムでは、総合的に図２２（Ｆ）に示すようなノイズキャンセリング効果を得ることが可能となる。すなわち、大きなパワーを持っていた高域側の騒音（ノイズ）についても、基準値Ｐｌｏｗ以下にすることができる。
【０２０６】
また、図２１（Ａ）に示した騒音パワーの形状と、図２２（Ａ）に示した騒音パワーの形状とは大きく異なる。しかし、最終的なノイズキャンセリング後のパワーである図２１（Ｆ）、図２２（Ｆ）は非常に似た形状になっていることも重要である。これはあらゆる騒音において似た形状になるというわけではないが、騒音の違いをある程度、適応フィルタ方式のノイズキャンセリングシステムが吸収していることを示すものである。
【０２０７】
［第３の実施の形態］
図２３は、この発明の一実施の形態が適用された第３の実施の形態のノイズキャンセリングシステムを説明するためのブロック図である。図２３に示したノイズキャンセリングシステムの場合には、ＤＳＰ／ＣＰＵ部７０が、ＦＦフィルタ回路７１の機能と、ＦＢフィルタ回路７２の機能と、適応フィルタ回路７３の機能とを実現するようにしている。
【０２０８】
すなわち、図２３に示すように、ＤＳＰ／ＣＰＵ７０内には、ＦＦフィルタ回路７１と、ＦＢフィルタ回路７２と、適応フィルタ回路７３と、適応フィルタ回路７３を制御するフィルタ制御回路７４と、スイッチ回路７５と、パワー計算部７６と、合成部７７とが設けられる。
【０２０９】
図２３に示すように、外部マイク及びマイクアンプ部３１からの出力信号は、ＦＦフィルタ回路７１と、適応フィルタ回路７３と、フィルタ制御部７４に供給される。また、内部マイク及びマイクアンプ部３７からの出力信号は、スイッチ回路７５の入力端と、パワー計算部７６と、ＦＢフィルタ回路７２に供給される。
【０２１０】
そして、後述もするが、動作直後においてパワー計算部７６は、内部マイク及びマイクアンプ部３７からの出力信号のパワーが、フィードフォワード方式とフィードバック方式とのノイズキャンセリングシステムの機能によって減少したか否かを確認する。
【０２１１】
内部マイク及びマイクアンプ部３７からの出力パワーが減少している場合には、適応フィルタ方式のノイズキャンセリングシステムにより、更なる騒音（ノイズ）の低減が期待できるので、パワー計算部７６は、スイッチ回路７５をオンにする。これにより、内部マイク及びマイクアンプ部３７からの出力信号が、フィルタ制御部７４に供給される。
【０２１２】
フィルタ制御部７４は、外部マイク及びマイクアンプ部３１からの出力信号と内部マイク及びマイクアンプ部３７からの出力信号との両方が供給されている場合に動作する。そして、フィルタ制御部７４は、外部マイク及びマイクアンプ部３１からの出力信号と内部マイク及びマイクアンプ部３７からの出力信号とに基づいて、適応フィルタ回路７３の伝達関数（係数）Ｋを制御する。
【０２１３】
そして、パワー計算部７６は、内部マイク及びマイクアンプ部３７からの出力パワーが予め決められる所定値以下に低下したことを確認すると、スイッチ回路７５をオフにする。これにより、適応フィルタ回路７３において、適応的に変更される伝達関数Ｋが保持され、適応フィルタ回路７３において適切にノイズの低減処理が行うようにされる。
【０２１４】
したがって、この図２３に示したノイズキャンセリングシステムの場合、  
（１）まず、外部マイク及びマイクアンプ部３１からの入力は、通常のフィードフォワード方式のノイズキャンセリングシステムによって加工され、次に、内部マイク及びマイクアンプ部３７からの入力は、通常のフィードバック方式のノイズキャンセリングシステムによって加工され、雑音（ノイズ）が低減される。  
（２）外部マイク及びマイクアンプ部３１と内部マイク及びマイクアンプ部３７からの信号を用いてフィルタ制御部７４によって適応フィルタ７３の伝達関数（係数）Ｋが更新される。  
（３）そして、内部マイク及びマイクアンプ部３７の入力が最小化（極小とは限らない）される。  
という手順にて、ノイズキャンセル処理が行われる。
【０２１５】
これにより、図２３に示したノイズキャンセリングシステムの場合には、フィードフォワード方式とフィードバック方式を用いたツイン方式でノイズキャンセリングを実施する場合と比べて大きな低減量が実現できる。という利点（利点１）を実現できる。
【０２１６】
また、図１２、図１４に示したツイン方式のノイズキャンセリングシステムにおいてＦＦフィルタ回路の伝達関数α、ＦＢフィルタ回路の伝達関数βが固定であるのに対して、図２３に示したノイズキャンセリングシステムの場合には、適応フィルタ回路７３の伝達関数Ｋが可変である。これにより、ＦＦフィルタ回路７１やＦＢフィルタ回路７２の機能では消しきれない刻々と変化するノイズに自動的に追従してノイズを最小化することができる。という利点（利点２）を実現できる。
【０２１７】
また、単なる適応フィルタ方式のノイズキャンセリングシステムと比較しても、予めＦＢフィルタ回路７１やＦＢフィルタ回路７２の機能により、聴覚的なノイズキャンセリング特性をある程度見込んで設計することが可能であり、適応フィルタ部分はその残渣信号に焦点を当てればよくなるため、適応フィルタ方式のみのノイズキャンセリングシステムと比べて聴覚的な設計も容易である。という利点（利点３）を実現できる。
【０２１８】
図２４は、図２３に示したフィードフォワード方式とフィードバック方式と適応フィルタ方式との３方式を合わせたノイズキャンセリングシステムの動作を説明するためのフローチャートである。この図２４の処理は、当該ノイズキャンセリングシステムに電源が投入された場合、あるいは、図示しない操作部を通じて、ユーザーからの実行指示を受け付けた場合に、ＤＳＰ／ＣＰＵ部７０において実行される。
【０２１９】
まず、ＤＳＰ／ＣＰＵ部７０においては、第１のノイズキャンセリングシステム（この例の場合、フィードフォワード方式のノイズキャンセリングシステムとフィードバック方式のノイズキャンセリングシステムと）を動作させる（ステップＳ３０１）。
【０２２０】
そして、ＤＳＰ／ＣＰＵ部７０のパワー計算部７６は、内部マイク及びマイクアンプ部３７からの出力パワーが減少したか否かを判断する（ステップＳ３０２）。ここでのパワーの導出方法は、例えば一定区間分のデータを保持してこの自乗和を求めるといった方法で求められる。当該方法により求めたパワーの変化に応じて、当該出力パワーが減少したか否かを判断することが可能である。
【０２２１】
ステップＳ３０２の判断処理において、内部マイク及びマイクアンプ部３７からの出力パワーが減少していないと判断した場合には、第１のノイズキャンセリングシステムでノイズキャンセルがうまくいっていないことを示している。この場合には、ユーザーは本来の目的である騒音（ノイズ）の低減という恩恵を享受できないので、図２４に示す処理を終了する。
【０２２２】
また、ステップＳ３０２の判断処理において、内部マイク及びマイクアンプ部３７からの出力パワーが本来の設計どおりに減っていると判断したときには、第２のノイズキャンセリングシステムを動作させる（ステップＳ３０３）。この第３の実施の形態において、第２のノイズキャンセリングシステムは、適応フィルタ方式のノイズキャンセリングシステムである。
【０２２３】
この場合、パワー計算部７６は、スイッチ回路７５をオンにし、フィルタ制御部７４を機能させ、適応フィルタ回路７３の伝達関数（係数）Ｋを適応的に更新する処理を開始させる（ステップＳ３０４）。
【０２２４】
そして、パワー計算部７６は、内部マイク及びマイクアンプ部３７からの出力パワーが減り、当該パワーが、予め決められる基準値Ｐｌｏｗを下回ったか否かを判断する（ステップＳ３０５）。
【０２２５】
ステップＳ３０５の判断処理において、内部マイク及びマイクアンプ部３７からの出力パワーが基準値Ｐｌｏｗを下回っていないと判断したときには、ステップＳ３０５からの処理を繰り返す。これにより、適応フィルタ回路７３の伝達関数Ｋの更新を継続して、当該出力パワーが基準値Ｐｌｏｗを下回るのを待つ。
【０２２６】
ステップＳ３０５の判断処理において、内部マイク及びマイクアンプ部３７からの出力パワーが基準値Ｐｌｏｗを下回ったと判断したときには、それは既に騒音が目的とするレベルまで低減されたことを意味する。この場合、パワー計算部７６はスイッチ回路７５をオフにし（ステップＳ３０６）、この図２４に示す処理を終了する。
【０２２７】
これにより、フィルタ制御部７４による適応フィルタ回路７３の伝達関数Ｋの更新がストップするようにされる。なお、適応フィルタ回路７３の伝達関数Ｋの更新をストップしても、適応フィルタ回路７３の伝達関数Ｋが空になるわけではなく、伝達関数Ｋの値はそのまま保持されるので、騒音レベルの低減も一定に保たれる。
【０２２８】
図２５、図２６は、図２３に示した第３の実施の形態のノイズキャンセリングシステムのノイズ低減特性を説明するための図である。
【０２２９】
まず、図２５（Ａ）に示すように、相対的に低域側に大きなピークがあり、さらに高域側に小さなピークがある騒音パワーが発生しているとする。この場合、図２３に示した構成のノイズキャンセリングシステムにおいては、図２５（Ｂ）に示した特性を有するフィードバック方式とフィードフォワード方式の第１のノイズキャンセリングシステムによりノイズキャンセリングが実施される。
【０２３０】
これにより、当該ノイズキャンセリング後の騒音パワーは、図２５（Ｃ）に示したように、騒音パワーの低減が図られるが、まだ低域側のピークが大きい。このため、適応フィルタ方式の第２のノイズキャンセリングシステムにより、図２５（Ｄ）（図２５（Ｃ））に示した騒音パワーに対して、更なる騒音（ノイズ）の低減が図られる。
【０２３１】
適応フィルタ方式のノイズキャンセリングシステムにおいては、騒音パワーの大きい周波数成分に自動的に適応するため、そのノイズキャンセリング特性は図２５（Ｅ）に示すようになり、当該特性のノイズキャンセリングも行われる。
【０２３２】
これにより、図２３を用いて説明したように、フィードバック方式とフィードフォワード方式とに加えて、さらに適応フィルタ方式をシーケンシャルに接続したノイズキャンセリングシステムでは、総合的に図２５（Ｆ）に示すようなノイズキャンセリング効果を得ることが可能となる。すなわち、大きなパワーを持っていた騒音（ノイズ）を、基準値Ｐｌｏｗ以下にすることができる。
【０２３３】
図２５に示したノイズ低減特性からも明らかなように、この状態は明らかにフィードフォワード方式とフィードバック方式とを兼ね備えたツイン方式のノイズキャンセリングシステムBよりも大きなノイズキャンセリング効果を得ている。
【０２３４】
また、適応フィルタ方式単独のノイズキャンセリングシステムでは、単純にパワーの大きな周波数成分に適応するのみであり、これが聴覚的に十分なノイズキャンセリング効果をあげる可能性の不確実性は高い。
【０２３５】
しかし、予めフィードフォワード方式とフィードバック方式とのノイズキャンセリングシステムの特性を聴覚的に効果の高いと感じる周波数帯域に合わせて設計しておく。このように、フィードフォワード方式とフィードバック方式との第１のノイズキャンセリングシステムである程度のノイズキャンセリング効果を確保することができる。その上で、残渣成分を適応フィルタ方式のノイズキャンセリングシステムでさらに低減させることができる。
【０２３６】
したがって、図２３に示した構成のノイズキャンセリングシステムは、物理的にも聴覚的にもツイン方式単独や、適応フィルタ方式単独のノイズキャンセリングシステムよりも高いノイズキャンセリング効果を実現することができる。
【０２３７】
また、図２６（Ａ）に示すように、相対的に高域側に大きなピークがあり、さらに低域側に小さなピークがある騒音パワーが発生しているとする。この場合、図２３に示した構成のノイズキャンセリングシステムにおいては、図２６（Ｂ）に示した特性を有するフィードフォワード方式とフィードバック方式の第１のノイズキャンセリングシステムによりノイズキャンセリングが実施される。
【０２３８】
これにより、当該ノイズキャンセリング後の騒音パワーは、図２６（Ｃ）に示したように、騒音パワーは低減されるものの、まだ高域側のピークが大きい。このため、適応フィルタ方式の第２のノイズキャンセリングシステムにより、図２６（Ｄ）（図２６（Ｃ））に示した騒音パワーに対して、更なる騒音（ノイズ）の低減が図られる。
【０２３９】
適応フィルタ方式のノイズキャンセリングシステムにおいては、騒音パワーの大きい周波数成分に自動的に適応するため、そのノイズキャンセリング特性は図２６（Ｅ）に示すようになり、当該特性のノイズキャンセリングも行われる。すなわち、高域側の騒音パワーの低減も図られる。
【０２４０】
これにより、図２３を用いて説明したように、フィードフォワード方式とフィードバック方式とに加えて、さらに適応フィルタ方式をシーケンシャルに接続したノイズキャンセリングシステムでは、総合的に図２６（Ｆ）に示すようなノイズキャンセリング効果を得ることが可能となる。すなわち、大きなパワーを持っていた高域側の騒音（ノイズ）についても、基準値Ｐｌｏｗ以下にすることができる。
【０２４１】
また、図２５（Ａ）に示した騒音パワーの形状と、図２６（Ａ）に示した騒音パワーの形状とは大きく異なる。しかし、最終的なノイズキャンセリング後のパワーである図２５（Ｆ）、図２６（Ｆ）は非常に似た形状になっていることも重要である。これはあらゆる騒音において似た形状になるというわけではないが、騒音の違いをある程度、適応フィルタ方式のノイズキャンセリングシステムが吸収していることを示すものである。
【０２４２】
［第４の実施の形態］
図２７、図２８は、この発明の一実施の形態が適用された第４の実施の形態のノイズキャンセリングシステムを説明するためのブロック図である。図２７に示すように、この第４の実施の形態のノイズキャンセリングシステムも、ＤＳＰ／ＣＰＵ部８０以外の部分は、上述した第１〜第３の実施の形態のノイズキャンセリングシステムと同様に構成される。
【０２４３】
そして、この第４の実施の形態のノイズキャンセリングシステムのＤＳＰ／ＣＰＵ部８０は、ＦＦフィルタ回路とＦＢフィルタ回路に加えて、適応フィルタ回路を２つ備えるようにしたものである。
【０２４４】
すなわち、図２８に示すように、ＤＳＰ／ＣＰＵ８０内には、ＦＦフィルタ回路８１と、ＦＢフィルタ回路８２と、適応フィルタ回路部８３と、適応フィルタ回路部８４と、スイッチ回路８５と、パワー計算部８６と、合成部８７とが設けられる。
【０２４５】
適応フィルタ回路部８３は、重み付けフィルタ８３１、８３６と、適応フィルタ回路８３２と、適応フィルタ回路８３２を制御するフィルタ制御回路８３３と、スイッチ回路８３４と、パワー計算部８３５とを備えている。
【０２４６】
同様に、適応フィルタ回路部８４は、重み付けフィルタ８４１、８４６と、適応フィルタ回路８４２と、適応フィルタ回路８４２を制御するフィルタ制御回路８４３と、スイッチ回路８４４と、パワー計算部８４５とを備えている。
【０２４７】
適応フィルタ回路部８３の重み付けフィルタ８３１、８３６と、適応フィルタ回路部８４の重み付けフィルタ８４１、８４６とは、適応フィルタ回路部８３と適応フィルタ回路部８４とがそれぞれ異なる可動範囲を設定するためのものである。
【０２４８】
そして、図２８に示すように、外部マイク及びマイクアンプ部３１のマイクアンプ３１２からの出力信号は、ＦＦフィルタ回路８１に供給される。
【０２４９】
また、外部マイク及びマイクアンプ部３１のマイクアンプ３１２からの出力信号は、適応フィルタ回路部８３の重み付けフィルタ８３１を通じてフィルタ制御部８３３に供給されると共に、適応フィルタ回路８３２に供給される。
【０２５０】
同様に、外部マイク及びマイクアンプ部３１のマイクアンプ３１２からの出力信号は、適応フィルタ回路部８４の重み付けフィルタ８４１を通じてフィルタ制御部８４３に供給されると共に、適応フィルタ回路８４２に供給される。
【０２５１】
このように、外部マイク及びマイクアンプ部３１のマイクアンプ３１２からの出力信号は、ＦＦフィルタ回路８１と、適応フィルタ回路部８３と、適応フィルタ回路部８４とに供給される。
【０２５２】
また、内部マイク及びマイクアンプ部３７のマイクアンプ部２７２からの出力信号は、ＦＢフィルタ回路８２と、スイッチ回路８５の入力端と、パワー計算部８６に供給される。
【０２５３】
そして、スイッチ回路８５の出力端は、適応フィルタ回路部８３の重み付けフィルタ８３６を介して、適応フィルタ回路部８３のスイッチ回路８３４と、パワー計算部８３５とに接続されている。また、スイッチ回路８３４の出力端は、フィルタ制御部８３３に接続されている。
【０２５４】
同様に、スイッチ回路８５の出力端は、適応フィルタ回路部８４の重み付けフィルタ８４６を介して、適応フィルタ回路部８４のスイッチ回路８４４と、パワー計算部８４５とに接続されている。また、スイッチ回路８４４の出力端は、フィルタ制御部８４３に接続されている。
【０２５５】
そして、後述もするが、動作直後においてパワー計算部８６は、内部マイク及びマイクアンプ部３７からの出力信号のパワーが、フィードフォワード方式とフィードバック方式とのノイズキャンセリングシステムの機能によって減少したか否かを確認する。
【０２５６】
内部マイク及びマイクアンプ部３７からの出力パワーが減少している場合には、適応フィルタ方式のノイズキャンセリングシステムにより、更なる騒音（ノイズ）の低減が期待できるので、パワー計算部８６は、スイッチ回路８５をオンにする。
【０２５７】
これにより、内部マイク及びマイクアンプ部３７からの出力信号が、適応フィルタ回路部８３の重み付けフィルタ８３６を通じてスイッチ回路８３４の入力端とパワー計算部８３５に供給される。同様に、内部マイク及びマイクアンプ部３７からの出力信号が、適応フィルタ回路部８４の重み付けフィルタ８４６を通じてスイッチ回路８４４の入力端とパワー計算部８４５に供給される。
【０２５８】
この場合、パワー計算部８３５、８４５は、パワー計算部８６と同様に、内部マイク及びマイクアンプ部３７からの出力パワーが減少している場合には、スイッチ回路８３４、８４４をオンにする。これにより、内部マイク及びマイクアンプ部３７からの出力信号が、フィルタ制御部８３３、８４３に供給される。
【０２５９】
フィルタ制御部８３３、８４３は、それぞれ重み付けフィルタを通じて、外部マイク及びマイクアンプ部３１からの出力信号と内部マイク及びマイクアンプ部３７からの出力信号との両方が供給されている場合に動作する。
【０２６０】
そして、フィルタ制御部８３３、８４３は、外部マイク及びマイクアンプ部３１からの出力信号と内部マイク及びマイクアンプ部３７からの出力信号とに基づいて、適応フィルタ回路８３２、８４２の伝達関数（係数）Ｋ１、Ｋ２を制御する。
【０２６１】
そして、パワー計算部８３５、８４５のそれぞれは、それぞれの可動範囲（可動帯域）において、内部マイク及びマイクアンプ部３７からの出力パワーが予め決められる所定値以下に低下したことを確認すると、スイッチ回路８３４、８４４をオフにする。
【０２６２】
これにより、適応フィルタ回路８３２、８４２において、適応的に変更される伝達関数Ｋ１、Ｋ２が保持され、適応フィルタ回路８３２、８４２において適切にノイズの低減処理が行うようにされる。
【０２６３】
もちろん、パワー計算部８３５、８４５の内、一方で内部マイク及びマイクアンプ部３７からの出力パワーが予め決められる所定値以下になったことが確認され、他方では確認できないといった場合も発生する。その場合には、当該他方の適応フィルタ回路部の動作が継続して行われ、適応フィルタ回路の調整が継続して行われる。
【０２６４】
そして、全可動範囲（全帯域）において、内部マイク及びマイクアンプ部３７からの出力パワーが予め決められる所定値以下になったことが、パワー計算部８６で確認されると、スイッチ回路８５もオフにされ、ＤＳＰ／ＣＰＵ部８０が実現する２つの適応フィルタ回路部の伝達関数Ｋ１、Ｋ２が固定される。
【０２６５】
したがって、この図２７、図２８に示したノイズキャンセリングシステムの場合、
（１）まず、外部マイク及びマイクアンプ部３１からの入力は、通常のフィードフォワード方式のノイズキャンセリングシステムによって加工されキャンセルポイントにてノイズが低減される。次に、内部マイク及びマイクアンプ部３７からの入力は、通常のフィードバック方式のノイズキャンセリングシステムによって加工され、雑音（ノイズ）が低減される。  
（２）外部マイク及びマイクアンプ部３１と内部マイク及びマイクアンプ部３７からの信号を用いてフィルタ制御部８３３、８３４によって適応フィルタ８３２、８４２の伝達関数（係数）Ｋ１、Ｋ２が更新される。  
（３）なお、上述したように、フィルタ制御部８３３への入力信号に対しては、重み付けＷ１が行われる。そして、フィルタ制御部８４３への入力信号に対しては、重み付けＷ２が行われる。これにより、適応フィルタ回路部８３、８４においての可動範囲が異なるようにされる。  
（４）そして、内部マイク及びマイクアンプ部３７の入力が最小化（極小とは限らない）される。  
という手順にて、ノイズキャンセル処理が行われる。
【０２６６】
これにより、図２７、図２８に示したノイズキャンセリングシステムの場合には、図２３を用いて説明したフィードフォワード方式とフィードバック方式と１つの適応フィルタ方式のノイズキャンセリングシステムを合わせ持つシステムの場合と比べて雑音（ノイズ）について大きな低減量が実現できる。という利点（利点１）が実現できる。
【０２６７】
また、図２７に示したノイズキャンセリングシステムの場合には、適応フィルタ回路部が２つ設けられた構成となっている。これにより、フィードフォワード方式とフィードバック方式のノイズキャンセリングシステムで消しきれない雑音（ノイズ）に２つのピークがあっても自動的に追従してノイズを最小化することができる。という利点（利点２）を実現できる。
【０２６８】
また、単なる適応フィルタ方式のノイズキャンセリングシステムと比較しても、予めフィードフォワード方式とフィードバック方式のノイズキャンセリングシステムにて聴覚的なノイズキャンセリング特性をある程度見込んで設計することが可能である。このため、適応フィルタ回路部については、その残渣信号に焦点を当てればよくなるため、適応フィルタ方式のみのノイズキャンセリングシステムと比べて聴覚的な設計も容易である。と言う利点（利点３）を実現できる。
【０２６９】
図２９は、図２７、図２８に示したフィードフォワード方式とフィードバック方式と２つの適応フィルタ方式とを合わせたノイズキャンセリングシステムの動作を説明するためのフローチャートである。この図２９の処理は、当該ノイズキャンセリングシステムに電源が投入された場合、あるいは、図示しない操作部を通じて、ユーザーからの実行指示を受け付けた場合に、ＤＳＰ／ＣＰＵ部８０において実行される。
【０２７０】
まず、ＤＳＰ／ＣＰＵ部８０においては、第１のノイズキャンセリングシステム（この例の場合、フィードフォワード方式のノイズキャンセリングシステムとフィードバック方式のノイズキャンセリングシステムと）を動作させる（ステップＳ４０１）。
【０２７１】
そして、ＤＳＰ／ＣＰＵ部８０のパワー計算部８６は、内部マイク及びマイクアンプ部３７からの出力パワーが減少したか否かを判断する（ステップＳ４０２）。ここでのパワーの導出方法は、例えば一定区間分のデータを保持してこの自乗和を求めるといった方法で求められる。当該方法により求めたパワーの変化に応じて、当該出力パワーが減少したか否かを判断することが可能である。
【０２７２】
ステップＳ４０２の判断処理において、内部マイク及びマイクアンプ部３７からの出力パワーが減少していないと判断した場合には、第１のノイズキャンセリングシステムでノイズキャンセルがうまくいっていないことを示している。この場合には、ユーザーは本来の目的である騒音（ノイズ）の低減という恩恵を享受できないので、図２９に示す処理を終了する。
【０２７３】
また、ステップＳ４０２の判断処理において、内部マイク及びマイクアンプ部３７からの出力パワーが本来の設計どおりに減っていると判断したときには、スイッチ回路８５（ＳＷ０）をオンにして第２のノイズキャンセリングシステムを動作させる（ステップＳ４０３）。この第２の実施の形態において、第２のノイズキャンセリングシステムは、適応フィルタ回路部８３、８４を含む２つの適応フィルタ方式のノイズキャンセリングシステムである。
【０２７４】
そして、適応フィルタ回路部８３においては、パワー計算部８３５は、スイッチ回路８３４（ＳＷ１）をオンにして、フィルタ制御部８３３を機能させ、適応フィルタ回路８３２の伝達関数（係数）Ｋ１を適応的に更新する処理を開始させる（ステップＳ４０４）。
【０２７５】
そして、パワー計算部８３５は、内部マイク及びマイクアンプ部３７からの出力パワーが減り、当該パワーが、予め決められる基準値Ｐｌｏｗを下回ったか否かを判断する（ステップＳ４０５）。
【０２７６】
ステップＳ４０５の判断処理において、内部マイク及びマイクアンプ部３７からの出力パワーが基準値Ｐｌｏｗを下回っていないと判断したときには、ステップＳ４０５からの処理を繰り返す。これにより、適応フィルタ回路８３２の伝達関数Ｋ１の更新を継続して、当該出力パワーが基準値Ｐｌｏｗを下回るのを待つ。
【０２７７】
ステップＳ４０５の判断処理において、内部マイク及びマイクアンプ部３７からの出力パワーが基準値Ｐｌｏｗを下回ったと判断したときには、それは既に騒音が目的とするレベルまで低減されたことを意味する。この場合、パワー計算部８３５はスイッチ回路８３４（ＳＷ１）をオフにし（ステップＳ４０６）、適応フィルタ回路部８３の動作を終了させる。
【０２７８】
一方、適応フィルタ回路部８４においても同様に、パワー計算部８４５は、スイッチ回路８４４（ＳＷ２）をオンにして、フィルタ制御部８４３を機能させ、適応フィルタ回路８４２の伝達関数（係数）Ｋ１を適応的に更新する処理を開始させる（ステップＳ４０７）。
【０２７９】
そして、パワー計算部８４５は、内部マイク及びマイクアンプ部３７からの出力パワーが減り、当該パワーが、予め決められる基準値Ｐｌｏｗを下回ったか否かを判断する（ステップＳ４０８）。
【０２８０】
ステップＳ４０８の判断処理において、内部マイク及びマイクアンプ部３７からの出力パワーが基準値Ｐｌｏｗを下回っていないと判断したときには、ステップＳ４０８からの処理を繰り返す。これにより、適応フィルタ回路８４２の伝達関数Ｋ２の更新を継続して、当該出力パワーが基準値Ｐｌｏｗを下回るのを待つ。
【０２８１】
ステップＳ４０８の判断処理において、内部マイク及びマイクアンプ部３７からの出力パワーが基準値Ｐｌｏｗを下回ったと判断したときには、それは既に騒音が目的とするレベルまで低減されたことを意味する。この場合、パワー計算部８４５はスイッチ回路８４４（ＳＷ２）をオフにし（ステップＳ４０９）、適応フィルタ回路部８４の動作を終了させる。
【０２８２】
このように、適応フィルタ回路８３、８４の適応フィルタ回路８３２、８４２の伝達関数Ｋ１、Ｋ２が固定できた場合に、この図２９に示す処理は終了するようにされる。なお、適応フィルタ回路８３、８４の伝達関数Ｋ１、Ｋ２の更新をストップしても、適応フィルタ回路８３、８４の伝達関数Ｋ１、Ｋ２が空になるわけではなく、伝達関数Ｋ１、Ｋ２の値はそのまま保持されるので、騒音レベルの低減も一定に保たれる。
【０２８３】
なお、上述もしたように、適応フィルタ回路部８３と適応フィルタ回路部８４とでは、重み付けが異なる重み付けフィルタ８３１、８３６及び８４１、８４６が用いられている。このため、適応フィルタ回路８３、８４のスイッチ回路８３４（ＳＷ１）、８４４（ＳＷ２）は、同時にオン／オフされる訳ではない。
【０２８４】
適応フィルタ回路部８４、８４の適応フィルタ回路８３２、８４２の伝達関数Ｋ１、Ｋ２の更新状況に応じて、どちらか一方のスイッチ回路だけがオン／オフ制御にされる場合もあり得る。
【０２８５】
具体的には、オンされるタイミングが同じであっても、オフにされるタイミングがスイッチ回路８３４とスイッチ回路８４４とで異なる場合もある。しかし、最初のオン時には、パワー計算部８６の確認の結果に応じて、スイッチ回路８３４、８４４のそれぞれを同時にオンにするように構成することも可能である。
【０２８６】
また、適応フィルタ回路部８３のパワー計算部８３５と適応フィルタ回路部８４のパワー計算部８４５とは独立して機能するので、スイッチ回路８３４、８４４のそれぞれをオンにするタイミングが異ならせるようにすることももちろん可能である。
【０２８７】
また、適応フィルタ回路部８３のパワー計算部８３５で用いるパワーの基準値ＰＬｏｗと、適応フィルタ回路部８４のパワー計算部８４５で用いるパワーの基準値ＰＬｏｗとを個別に設定することも可能である。
【０２８８】
また、スイッチ回路８３４、８４４のオン／オフではなく、パワー計算部８６の機能により、スイッチ回路８３４、８４４よりも内部マイク及びマイクアンプ部３７側に位置するスイッチ回路８５をオン／オフすることで、適応フィルタ回路部８３、８４の係数更新の開始と終了を制御するように構成することも可能である。
【０２８９】
このように、２つある適応フィルタ回路部８３、８４をどのように制御するかは、種々の態様を取ることが可能である。
【０２９０】
図３０は、図２７、図２８に示した第４の実施の形態のノイズキャンセリングシステムのノイズ低減特性を説明するための図である。
【０２９１】
まず、図３０（Ａ）に示すように、相対的に低域側に大きなピークがあり、さらに高域側に小さなピークがある騒音パワーが発生しているとする。この場合、図２７、図２８に示した構成のノイズキャンセリングシステムにおいては、図３０（Ｂ）に示した特性を有するフィードバック方式とフィードフォワード方式の第１のノイズキャンセリングシステムによりノイズキャンセリングが実施される。
【０２９２】
これにより、当該ノイズキャンセリング後の騒音パワーは、図３０（Ｃ）に示したように、騒音パワーの低減が図られるが、まだ低域側のピークが大きい。このため、適応フィルタ方式の第２のノイズキャンセリングシステムにより、図３０（Ｄ）（図３０（Ｃ））に示した騒音パワーに対して、更なる騒音（ノイズ）の低減が図られる。
【０２９３】
このような場合、適応フィルタ回路部が１つである場合には、低域のピークに適応フィルタが自動的に適応し、高域のピークがそのままになってしまう。
【０２９４】
しかし、この第４の実施の形態のノイズキャンセリングシステムの場合には、フィルタ制御部８３３、８４３に供給する信号に重み付けＷ１、Ｗ２を掛けることで、適応フィルタ８３２、８４２の可動範囲を設定（制限）する。
【０２９５】
これにより、図３０（Ｅ）に示すように、例えば、適応フィルタ回路部８３の特性が、ＡＦ１で示したように低域側のノイズをキャンセルするものとなる。また、例えば、適応フィルタ回路部８４の特性が、ＡＦ２で示したように高域側のノイズをキャンセルするものとなる。
【０２９６】
これにより、適応フィルタ回路８３２、８４２は、設定（制限）された帯域内におけるピーク部分の最小化を行うため、高域側のピークと低域側のピークの両方を最小化することが可能となる。したがって、図３０（Ｆ）に示したように、低域側と高域側との両方のノイズが適切にキャンセルされ、高いノイズキャンセリング効果を実現できる。
【０２９７】
そして、適応フィルタ回路８３２、８４２のそれぞれは、上述もしたように、適応的に伝達関数Ｋ１、Ｋ２を変えることができる。このため、図３０（Ｅ）において細かい点線の波形で示したように、発生しているノイズに応じたノイズキャンセル信号を生成して、適切にノイズをキャンセルすることができる。
【０２９８】
なお、第４の実施の形態のノイズキャンセリングシステムにおいては、適応フィルタ回路部を２つ用いた場合について説明した。しかしこれに限るものではない。例えば、適応フィルタ回路部を３つ設け、低域、中域、高域のそれぞれ毎のノイズをキャンセルするように構成することももちろん可能である。
【０２９９】
さらに、適応フィルタ回路部を４つ、５つと増やすように構成することは、ＤＳＰ／ＣＰＵ部の能力が許す限る可能であることはいうまでもない。
【０３００】
しかし、ここでフィードフォワード方式やフィードバック方式で構成されたノイズキャンセリングシステム部分まで全て適応フィルタ方式に置き換えられる訳ではない。
【０３０１】
この発明によるフィードフォワード方式とフィードバック方式と適応フィルタ方式を合体したノイズキャンセリングシステムは、適応フィルタ方式のみでは重み付けフィルタＷの設計が困難であることから着想を得てなされたものである。
【０３０２】
そして、聴覚的な効果として既に市場において実績のあるフィードフォワード方式やフィードバック方式のノイズキャンセリングシステムを利用し、その残渣成分に適応フィルタ方式のノイズキャンセリングシステムを用いるようにしている。
【０３０３】
換言すれば、フィードバック方式やフィードフォワード方式、あるいは、これらを組み合わせたツイン方式のノイズキャンセリングシステムに加えて、適応フィルタ方式のノイズキャンセリングシステムを導入する。そして、騒音ごとに最適なノイズキャンセリング性能を自動的に実現するようにしている。
【０３０４】
これにより、適応フィルタ方式のノイズキャンセリングシステムの設計を容易にし、フィードフォワード方式のみやフィードバック方式のみのノイズキャンセリングシステムよりも高いノイズキャンセリング効果を得ることができる。また、フィードフォワード方式とフィードバック方式とを合わせ持つツイン方式のノイズキャンセリングシステムよりも、高いノイズキャンセリング効果を得ることができる。
【０３０５】
なお、上述した第４の実施の形態においては、ＦＦフィルタ回路８１とＦＢフィルタ回路８２に加えて、２つの適応フィルタ回路部８３、８４を設けるようにしたが、これに限るものではない。
【０３０６】
例えば、図１５に示した第１の実施の形態のノイズキャンセリングシステムにおいて、適応フィルタ回路部を２つ以上設ける構成とすることももちろん可能である。また、図１９に示した第２の実施の形態のノイズキャンセリングシステムにおいて、適応フィルタ回路部を２つ以上設ける構成とすることも可能である。
【０３０７】
［実施の形態の効果のまとめ］
そして、上述した実施の形態の説明からも明らかであるように、この出願に係る発明は、以下の効果を実現することができる。  
（１）ノイズキャンセリングシステムの一部を適応フィルタ方式に置換したり、あるいは、適応フィルタ方式を追加的に用いたりすることで、システムに可変性を持たせることができる。  
（２）適応フィルタ方式の可変性により、刻々と変化するノイズに自動的に追従することができるようになる。  
（３）フィードフォワード方式／フィードバック方式／適応フィルタ方式をそれぞれ単独で実施する場合に比べ、設計の自由度が向上する。  
（４）フィードフォワード方式／フィードバック方式／適応フィルタ方式をそれぞれ単独で実施する場合に比べ、ノイズの低減に関し、大きな低減量を実現することができる。  
と言う効果を奏することができる。
【０３０８】
さらに、上記の（３）の効果に関連して、
（Ａ）適応フィルタ方式のみでは難しい聴覚特性を考慮したノイズキャンセリング特性をフィードフォワード方式／フィードバック方式のノイズキャンセリングシステムで担保できる。  
（Ｂ）フィードフォワード方式／フィードバック方式のノイズキャンセリングシステムで消しきれない領域のノイズを適応フィルタ方式のノイズキャンセリングシステムが担当し、ノイズを適切に低減することができる。  
（Ｃ）フィードフォワード方式／フィードバック方式のノイズキャンセリングシステムの部品ばらつきによるノイズキャンセリング特性のズレを適応フィルタ方式のノイズキャンセリングシステムによって補正することができる。  
と言う効果が実現できる。
【０３０９】
また、上記の（Ｃ）に関連して、
（ａ）部品精度がそのままノイズキャンセリング特性に影響するが、適応フィルタ方式をも用いることにより、当該影響を低減することができる。  
（ｂ）従来は可変抵抗などを使って人手によってノイズキャンセリング特性を調整するようにしていたが、これを自動的に補正することができる。  
（ｃ）結果、コスト低減に寄与することができる。  
といった効果を奏することができる。
【０３１０】
このようにフィードフォワード方式／フィードバック方式／適応フィルタ方式を単独で、あるいは、フィードフォワード方式とフィードバック方式とを組み合わせたツイン方式で用いる場合に比べて、様々な効果（利点）を奏することができるようにされる。
【０３１１】
［方法の発明としての実現性について］
なお、上述した第１〜第４の実施の形態において、ＤＳＰ／ＣＰＵ部５０、６０、７０、８０によって実現されるＦＦフィルタ回路、ＦＢフィルタ回路、適応フィルタ回路、フィルタ制御部、スイッチ回路、パワー計算部の各部で行われる処理のそれぞれは、この発明による方法における対応する各工程の処理に該当する。
【０３１２】
より具体的には、図１６、図２０、図２４、図２９のフローチャートに示した処理は、この発明よる方法が適用されたものである。したがって、この発明の方法についても、実現可能である。
【０３１３】
［プログラムの発明としての実現性について］
また、上述した第１〜第４の実施の形態において、ＤＳＰ／ＣＰＵ部５０、６０、７０、８０によって実現されるＦＦフィルタ回路、ＦＢフィルタ回路、適応フィルタ回路、フィルタ制御部、スイッチ回路、パワー計算部の各部は、対応するＤＳＰ／ＣＰＵ部５０、６０、７０、８０で実行されるプログラムによってその機能を実現することができる。
【０３１４】
より具体的には、図１６、図２０、図２４、図２９のフローチャートに示した処理は、この発明よるプログラムが適用されたものである。したがって、この発明のプログラムについても、実現可能である。
【０３１５】
［その他］
また、上述した実施の形態においては、外部ソースとして入力音声Ｓを受け付けることができるものとして説明したが、必ずしも外部ソースを受け付ける機能を備えたもので出なくてもよい。すなわち、音楽などの外部ソースを聴取する必要はなく、騒音だけを低減できるようにする騒音低減システムとして構成することも可能である。
【０３１６】
また、上述した実施の形態においては、説明を簡単にするためにヘッドホンシステムに適用した場合を例にして説明したが、ヘッドホン本体内にすべてのシステムが実装されている必要はない。例えば、ＦＢフィルタ回路、ＦＦフィルタ回路、適応フィルタ回路部、パワーアンプ等の処理機構が外部にボックスとして分割されていたり、あるいは、他の機器と組み合わせて構成したりすることも可能である。ここで、他の機器とは、例えばポータブルオーディオプレイヤーや、電話機器、ネットワーク音声通信機器、など、音声・音楽信号を再生可能な多種のハードウェアが考えられる。
【０３１７】
特に、携帯電話端末と、これに接続するヘッドセットとに、この発明を適用することにより、例えば、外出先の騒音の非常に多い環境下においても、騒音を低減し、良好に通話できるようにすることが可能になる。この場合、ＦＦフィルタ回路、ＦＢフィルタ回路、適応フィルタ回路部、ドライブ回路等を携帯電話端末側に設けるようにすることによって、ヘッドセット側の構成を簡単にすることができる。もちろん全ての構成をヘッドセット側に設け、携帯電話端末からの音声の供給を受けることができるように構成することもできる。
【図面の簡単な説明】
【０３１８】
【図１】フィードバック方式のノイズキャンセリングシステムについて説明するための図である。
【図２】フィードバック方式のノイズキャンセリングシステムの特性を示す図である。
【図３】フィードフォワード方式のノイズキャンセリングシステムについて説明するための図である。
【図４】フィードフォワード方式のノイズキャンセリングシステムの特性を示す図である。
【図５】適応フィルタ方式のノイズキャンセリングシステムについて説明するための図である。
【図６】適応フィルタ方式のノイズキャンセリングシステムの特性を示す図である。
【図７】フィードバック方式のノイズキャンセリングシステムの特性を示す計算式を説明するための図である。
【図８】フィードフォワード方式のノイズキャンセリングシステムの特性を示す計算式を説明するための図である。
【図９】適応フィルタ方式のノイズキャンセリングシステムの特性を示す計算式を説明するための図である。
【図１０】重み付けを考慮した適応フィルタ方式のノイズキャンセリングシステムの構成例を説明するためのブロック図である。
【図１１】図１０に示した重み付けを利用した適応フィルタ方式のノイズキャンセリングシステムの特性を説明するための図である。
【図１２】フィードバック方式とフィードフォワード方式とを重ね合わせたノイズキャンセリングシステムシステムを説明するための図である。
【図１３】図１２に示したツイン方式のノイズキャンセリングシステムの特性を説明するための図である。
【図１４】ツイン方式のノイズキャンセリングシステムの一例を説明するためのブロック図である。
【図１５】この発明の第１の実施の形態のノイズキャンセリングシステムを説明するためのブロック図である。
【図１６】図１５に示した第１の実施の形態のノイズキャンセリングシステムの動作を説明するためのフローチャートである。
【図１７】図１５に示した第１の実施の形態のノイズキャンセリングシステムのノイズ低減特性を説明するための図である。
【図１８】図１５に示した第１の実施の形態のノイズキャンセリングシステムのノイズ低減特性を説明するための図である。
【図１９】この発明の第２の実施の形態のノイズキャンセリングシステムを説明するためのブロック図である。
【図２０】図１９に示した第２の実施の形態のノイズキャンセリングシステムの動作を説明するためのフローチャートである。
【図２１】図１９に示した第２の実施の形態のノイズキャンセリングシステムのノイズ低減特性を説明するための図である。
【図２２】図１９に示した第２の実施の形態のノイズキャンセリングシステムのノイズ低減特性を説明するための図である。
【図２３】この発明の第３の実施の形態のノイズキャンセリングシステムを説明するためのブロック図である。
【図２４】図２３に示した第３の実施の形態のノイズキャンセリングシステムの動作を説明するためのフローチャートである。
【図２５】図２３に示した第３の実施の形態のノイズキャンセリングシステムのノイズ低減特性を説明するための図である。
【図２６】図２３に示した第３の実施の形態のノイズキャンセリングシステムのノイズ低減特性を説明するための図である。
【図２７】この発明の第４の実施の形態のノイズキャンセリングシステムを説明するためのブロック図である。
【図２８】この発明の第４の実施の形態のノイズキャンセリングシステムのＤＳＰ／ＣＰＵ部８０を説明するためのブロック図である。
【図２９】図２７、図２８に示した第４の実施の形態のノイズキャンセリングシステムの動作を説明するためのフローチャートである。
【図３０】図２７、図２８に示した第４の実施の形態のノイズキャンセリングシステムのノイズ低減特性を説明するための図である。
【符号の説明】
【０３１９】
３１…外部マイク及びマイクアンプ部、３１１…外部マイク、３１２…マイクアンプ、３４…合成部、３５…パワーアンプ部、３６…ドライバ、３６１…ドライブ回路、３６２…スピーカ、３７…内部マイク及びマイクアンプ部、３７１…内部マイク、３７２…マイクアンプ、３０…イコライザ、５０…ＤＳＰ／ＣＰＵ部、５１…ＦＦフィルタ回路、５２…適応フィルタ回路、５３…ファイル制御部、５４…スイッチ回路、５５…パワー計算部、５６…合成部、６０…ＤＳＰ／ＣＰＵ部、６１…適応フィルタ回路、６２…フィルタ制御部、６３…スイッチ回路、６４…パワー計算部、６５…ＦＢフィルタ回路、６６…合成部、７０…ＤＳＰ／ＣＰＵ部、７１…ＦＦフィルタ回路、７２…ＦＢフィルタ回路、７３…適応フィルタ回路、７４…フィルタ制御部、７５…スイッチ回路、７６…パワー計算部、７７…合成部、８０…ＤＳＰ／ＣＰＵ部、８１…ＦＦフィルタ回路、８２…ＦＢフィルタ回路、８３、８４…適応フィルタ回路部、８３１、８３６…重み付けフィルタ、８４１、８４６…重み付けフィルタ、８３２、８４２…適応フィルタ回路、８３３、８４３…フィルタ制御部、８３４、８４４…スイッチ回路、８３５、８４５…パワー計算部、８５…スイッチ回路、８６…パワー計算部
【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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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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