(57)【要約】      （修正有）【課題】マイク、増幅器及びスピーカで構成される音響系システムに適用可能な応答性が高いハウリング低減システムを提供する上で、ハウリング低減システムの誤動作を防ぐ。【解決手段】マイク、増幅器及びスピーカで構成される音響系システムにおいて、ハウリングと同一の周波数の信号を得るためのアナログ位相同期回路を用いるとともに、このアナログ位相同期回路の出力信号に基づいて、このアナログ位相同期回路の出力信号の周波数がハウリング信号の周波数と同一になった時のみアナログ電子回路を利用したアクティブノイズコントロール回路を作動させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウリング低減システムに用いられるアナログ電子回路であって、アナログ乗算器とローパスフィルタと電圧制御発振器とから構成され、ハウリングした信号が入力され、ハウリング周波数を検出し、同じ周波数の信号を出力するアナログPLL回路と、このアナログPLL回路の出力信号が入力され、前記ハウリングした信号と前記アナログPLL回路の出力信号の位相を合わせた信号を出力するアナログ位相調整回路と、このアナログ位相調整回路の出力信号が入力され、前記ハウリング周波数の信号に対して同じ振幅で逆位相のアナログ信号を出力するアナログアクティブノイズコントロール回路と、前記ハウリングした信号と前記アナログアクティブノイズコントロール回路の出力信号とを重ね合わせて、前記ハウリングした信号を減衰させるアナログ加算器と、前記アナログPLL回路がロックしているか否かを判別し、前記アナログPLL回路がロックしていることを判別しているときにのみ前記アナログ加算器による前記ハウリングした信号と前記アナログアクティブノイズコントロール回路の出力信号との重ね合わせを許容するアナログ判別回路と、を備えたことを特徴とするアナログ電子回路。
【請求項２】
前記アナログ判別回路は、前記アナログアクティブノイズコントロール回路と前記アナログ加算器との間に設けられたオンオフスイッチと、前記アナログPLL回路内の信号を基に、前記アナログPLL回路がロックしているか否かを判別し、前記アナログPLL回路がロックしていることを判別しているときにのみ前記オンオフスイッチをオンさせる回路とを備え、前記アナログ加算器は、前記オンオフスイッチがオンのときは、前記アナログアクティブノイズコントロール回路の出力信号と前記ハウリング信号とを加算し、前記オンオフスイッチがオフのときは、前記アナログアクティブノイズコントロール回路の出力信号を加算せず、ハウリングしていない信号を通過させることを特徴とする請求項１に記載のアナログ電子回路。
【請求項３】
音を集音するためのマイクと、このマイクの出力信号を増幅する増幅器と、請求項１又は２に記載のアナログ電子回路と、このアナログ電子回路の出力信号を音に変換するスピーカと、を備えたことを特徴とするハウリング低減システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音響系システムで発生するハウリングを低減させるハウリング低減システム及びそれに用いられるアナログ電子回路に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
マイクにより得られた信号を増幅器で増幅し、スピーカから出力する音響系システムではスピーカからの出力が十分に大きい場合、ハウリングが発生することがあり、マイクからスピーカへの出力を制約する要因の一つになっている。このハウリングはアナログ電子回路のみで低減することが可能であり、ハウリング周波数に対して同振幅で逆位相の低減信号を重ね合わせることにより、ハウリングを効果的に低減することできる。
【０００３】
特許文献１によると、アナログ電子回路を利用したアクティブノイズコントロール回路（ANC回路）を用いることにより、PLL回路からハウリング周波数に対して逆位相のアナログ信号を出力させ、ハウリング周波数を打ち消す手法がとられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−０７０８２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来のハウリング低減用アナログ電子回路では、位相同期回路（PLL回路）の出力信号の周波数がハウリングの基本波である入力信号の周波数と一致していないとき（PLL回路の出力信号の周波数がハウリングの基本波である入力信号の周波数と一致している状態を、以下「PLL回路がロック」という。）、ハウリング信号とANC回路の出力信号に位相差がある場合にも、即ちPLL回路がロックしていない場合にもPLL回路が作動し、その結果ハウリング低減用回路としてのPLL回路が誤動作するという問題があった。
【０００６】
本発明は上記課題に鑑みて、PLL回路がロックした時にのみANC回路より信号を出力させる回路構成を提供することにより、ハウリング低減システムの誤動作を防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明は、ハウリング低減システムに用いられるアナログ電子回路であって、アナログ乗算器とローパスフィルタと電圧制御発振器とから構成され、ハウリングした信号が入力され、ハウリング周波数を検出し、同じ周波数の信号を出力するアナログPLL回路と、このアナログPLL回路の出力信号が入力され、前記ハウリングした信号と前記アナログPLL回路の出力信号の位相を合わせた信号を出力するアナログ位相調整回路と、このアナログ位相調整回路の出力信号が入力され、前記ハウリング周波数の信号に対して同じ振幅で逆位相のアナログ信号を出力するアナログアクティブノイズコントロール回路と、前記ハウリングした信号と前記アナログアクティブノイズコントロール回路の出力信号とを重ね合わせて、前記ハウリングした信号を減衰させるアナログ加算器と、前記アナログPLL回路がロックしているか否かを判別し、前記アナログPLL回路がロックしていることを判別しているときにのみ前記アナログ加算器による前記ハウリングした信号と前記アナログアクティブノイズコントロール回路の出力信号との重ね合わせを許容するアナログ判別回路と、を備えたことを第１の特徴とする。
【０００８】
また、本発明は、前記アナログ判別回路は、前記アナログアクティブノイズコントロール回路と前記アナログ加算器との間に設けられたオンオフスイッチと、前記アナログPLL回路内の信号を基に、前記アナログPLL回路がロックしているか否かを判別し、前記アナログPLL回路がロックしていることを判別しているときにのみ前記オンオフスイッチをオンさせる回路とを備え、前記アナログ加算器は、前記オンオフスイッチがオンのときは、前記アナログアクティブノイズコントロール回路の出力信号と前記ハウリング信号とを加算し、前記オンオフスイッチがオフのときは、前記アナログアクティブノイズコントロール回路の出力信号を加算せず、ハウリングしていない信号を通過させることを第２の特徴とする。
【０００９】
また、本発明は、音を集音するためのマイクと、このマイクの出力を増幅する増幅器と、上記アナログ電子回路と、上記アナログ電子回路の出力信号を音に変換するスピーカと、を備えたハウリング低減システムを第３の特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ハウリング周波数と逆位相で同期がとれた周波数の信号を、PLL回路がロックした時にのみ、ハウリング周波数に重ね合わせることにより、ハウリングを効果的に低減させることができるとともに、PLL回路がロックした時にハウリング低減回路が作動する（誤作動する）ことを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１実施形態に係るハウリング低減用アナログ電子回路の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係るハウリング低減用アナログ電子回路の微分スイッチの構成を示すブロック図である。
【図３】図２で示す微分スイッチのローパスフィルタ（LPF）の構成を示す図である。
【図４】図２で示す微分スイッチの微分器の構成を示す図である。
【図５】図２で示す微分スイッチの３つの比較器の構成を示す図である。
【図６】図２で示す微分スイッチの反転加算器の構成を示す図である。
【００１２】
【図７】図２で示す微分スイッチの反転器の構成を示す図である。
【図８】従来のハウリング低減用アナログ電子回路の構成を示すブロック図である。
【図９】微分スイッチがある場合の加算器に対する入力信号のシミュレーション結果である。
【図１０】微分スイッチがある場合の加算器の出力信号のシミュレーション結果である。
【図１１】微分スイッチが無い場合の加算器に対する入力信号のシミュレーション結果である。
【図１２】微分スイッチが無い場合の加算器の出力信号のシミュレーション結果である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
（第１実施形態）
以下、マイク、増幅器及びスピーカで構成される音響系システムを例として、図１〜図１２に従って、本実施形態に係るハウリング低減システムについて、従来のハウリング低減用アナログ電子回路と比較しつつ、詳細に説明する。
【００１４】
先ず、図１に従って、本実施形態に係るハウリング低減用アナログ電子回路について詳細に説明する。
【００１５】
図１において、入力は外部からの入力音であり、図に示されていないマイクにより電気信号に変換され、図に示されていない増幅器により増幅された信号である。出力は増幅された電気信号であり、図に示されていないスピーカにより音に変換され、変換された音はスピーカより出力音として出力される。
【００１６】
本実施形態に係るハウリング低減用アナログ電子回路は、ハウリング周波数のゲインを低減させるための回路である。ハウリングが発生した場合、ハウリング周波数を含むハウリング信号は、乗算器1と、LPF2及びVCO3から構成されるPLL回路に入力される。このPLL回路はハウリング周波数を検出し、同じ周波数を出力するための回路である。PLL回路の出力信号の位相はハウリング信号に比べて90°進む。積分器4は位相を90°遅らせるための回路であり、積分器4によりハウリング信号とPLL回路の出力信号の位相が合わせられる。従って、積分器4は、ハウリング信号とPLL回路の出力信号の位相を合わせるアナログの位相調整回路を構成している。
【００１７】
PLL回路を構成するLPF2の出力信号は、微分スイッチ7に入力される。微分スイッチ7は、PLL回路がロックしている時にのみ、ハウリング低減回路をオンにする信号を出力する。この信号はANC回路5の後段に設けられたオンオフスイッチ8に入力される。微分スイッチ7の出力信号がオンの時には、このオンオフスイッチ8もオンになる。従って、微分スイッチ7とこのオンオフスイッチ8の組み合わせは、PLL回路がロックしているか否かを判別するアナログ判別回路を構成し、ハウリング低減システムの全体のオンオフスイッチとして機能している。
【００１８】
ANC回路5は信号の振幅を調整し、ハウリング信号を打ち消すための回路である。加算器６は、オンオフスイッチ8がオンの時は、ANC回路5の出力信号とハウリング信号を加算し、オンオフスイッチ8がオフの時は、ANC回路5の出力信号を加算せず、ハウリングしていない信号を単に通過させる。
【００１９】
更に、本実施形態に係るハウリング低減用アナログ電子回路の微分スイッチ7の構成と動作について詳細に説明する。
【００２０】
微分スイッチ7は、図２に示すように、LPF9と、微分器10と、比較器11と、反転加算器12と、比較器13と、反転器14及び比較器15から構成される。LPF9の回路構成は図3に示すとおりである。微分器10の回路構成は図4に示すとおりである。比較器11と、比較器13及び比較器15の回路構成は図５に示すとおりである。反転加算器12の回路構成は図6に示すとおりである。反転器の回路構成は図７に示すとおりである。
【００２１】
LPF9はLPF2の出力信号のゲインを小さくするために設けている。微分器10ではLPF9の出力信号が微分され、その微分された値を比較することにより、安定判別を行う。即ち、PLL回路がロックしているか否かが判別される。
【００２２】
安定判別、即ち微分値の比較がどのように行われるかについて、更に説明する。比較器11と、比較器13及び比較器15は、Vref よりも大きい値の時にHighを、小さい時にはLowを出力する回路であり、比較器11及び比較器15ではVrefを-1mVに、比較器13ではVrefを-0.5Vとする。比較器11と、反転器14、比較器15、及び反転加算器12により、微分器10の出力が-1mVから1mVの範囲の時には、安定とみなし、微分スイッチ7の出力信号をオンにすることができる。ここでは、比較器13の出力信号がLowのとき、微分スイッチがオンとなり、Highのとき微分スイッチがオフとなる。なお、比較器13は反転加算器12の出力電源電圧を±2.5Vに引き上げるために設けられている。
【００２３】
次に、本実施形態に係るハウリング低減用アナログ電子回路と比較するために、図８に従って、従来のハウリング低減用アナログ電子回路について説明する。
【００２４】
従来のハウリング低減用アナログ電子回路は、図８に示すように、本実施形態に係るハウリング低減用アナログ電子回路から、微分スイッチ7及びオンオフスイッチ8を除いたものである。従来のハウリング低減用アナログ電子回路の入力信号と、出力信号と、乗算器1と、LPF2と、VCO3と、積分器4と、ANC回路5及び加算器6の機能と、回路構成及び動作は、本実施形態に係るハウリング低減用アナログ電子回路で説明したものと同一である。従来のハウリング低減用アナログ電子回路では、微分スイッチ7及びオンオフスイッチ8が無いため、ANC回路5の出力信号とハウリング信号は常に加算されることになる。
【００２５】
図9は本実施形態に係るハウリング低減用アナログ電子回路の加算器6の入力信号に関するシミュレーション結果を、図１０は前記加算器6の出力信号に関するシミュレーション結果を示す。シミュレーション結果によると、微分スイッチ7がある場合には、ANC回路５の出力信号は、常にハウリング信号に加算されるのではなく、PLL回路がロックしている時にのみに出力され、その結果、効果的にハウリングが低減されていることが分かる。
【００２６】
図１１は従来のハウリング低減用アナログ電子回路の加算器6の入力信号に関するシミュレーション結果を、図１２は前記加算器6の出力信号に関するシミュレーション結果を示す。シミュレーション結果によると、微分スイッチが無い場合には、常に、言い換えるならばPLL回路の出力信号の周波数がハウリング信号の周波数に一致しているか否かに関わらず、ANC回路5の出力信号が加算器6に入力されており、その結果、加算器6の出力信号が増幅されていることが分かる。即ち、ハウリング低減回路が誤動作することを示している。
【００２７】
以上述べたように、本実施形態では、PLL回路がロックしているか否かを判別するための微分スイッチ７をPLL回路に付加したことを第１の特徴とする。また、前記微分スイッチ７の出力信号に基づいてANC回路５の出力信号をオンオフする、即ちハウリング低減システムをオンオフするスイッチをANC回路５の出力側に設けたことを第２の特徴とする。
（第２実施形態）
上記した第１実施形態ではANC回路５の出力信号のオンオフ用として微分スイッチ７を用いるものを示したが、微分スイッチ７の代わりにPLL回路がロックしているか否かを判別する回路であれば、例えば、信号が一定の電圧を出力しているかどうかを判別する回路を用いてもよい。また、本発明のアナログ電子回路を構成する各回路は、それぞれの機能を実現するものであれば、上記した実施形態以外の構成になっていてもよい。
【産業上の利用の可能性】
【００２８】
本発明は、マイク、増幅器、スピーカ、音、マイクという経路で正帰還を構成する音響系システムで発生し得るハウリングの低減や防止に利用することができる。
【符号の説明】
【００２９】
1     乗算器
2、9  LPF（ローパスフィルタ）
3     VCO（電圧制御発振器）
4     積分器
5     ANC回路（アクティブノイズコントロール回路）
6     加算器
7     微分スイッチ
8     オンオフスイッチ
10    微分器
11、13、15   比較器
12    反転加算器
14    反転器
【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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