特許 7609963 ノイズキャンセリングシステム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-12-23

(45)【発行日】2025-01-07

(54)【発明の名称】ノイズキャンセリングシステム

(51)【国際特許分類】

   G10K 11/178 20060101AFI20241224BHJP

   H04R 3/00 20060101ALI20241224BHJP

【ＦＩ】

G10K11/178 100

H04R3/00 310

【請求項の数】 20

(21)【出願番号】P 2023216421

(22)【出願日】2023-12-22

【審査請求日】2023-12-22

(73)【特許権者】

【識別番号】501426046

【氏名又は名称】エルジー ディスプレイ カンパニー リミテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100094112

【弁理士】

【氏名又は名称】岡部 讓

(74)【代理人】

【識別番号】100106183

【弁理士】

【氏名又は名称】吉澤 弘司

(74)【代理人】

【識別番号】100114915

【弁理士】

【氏名又は名称】三村 治彦

(74)【代理人】

【識別番号】100125139

【弁理士】

【氏名又は名称】岡部 洋

(74)【代理人】

【識別番号】100209808

【弁理士】

【氏名又は名称】三宅 高志

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 貴之

(72)【発明者】

【氏名】高杉 親知

(72)【発明者】

【氏名】市川 勉

【審査官】▲徳▼田 賢二

(56)【参考文献】

【文献】特開２００８－１２２７２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特許第５１１４６１１（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】米国特許出願公開第２０２３／０２５２９６９（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ１０Ｋ １１／１７８

Ｈ０４Ｒ ３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

外部ノイズを収音するマイクロフォンからのノイズ信号を入力する入力部と、
前記ノイズ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路、前記デジタル信号をフィルタリングするデジタルフィルタ回路、フィルタリングされた前記デジタル信号をアナログ信号の第１のノイズキャンセル信号に変換するＤ／Ａ変換回路を含むデジタル部と、
前記ノイズ信号をフィルタリングした第２のノイズキャンセル信号を出力するアナログ部と、
前記第１のノイズキャンセル信号および前記第２のノイズキャンセル信号を合成した第３のノイズキャンセル信号を出力する合成部と、
音源からの音声信号に前記第３のノイズキャンセル信号を加えた出力信号を出力する出力部と、
前記第１のノイズキャンセル信号および前記第２のノイズキャンセル信号に基づく制御信号を前記アナログ部にフィードバックするフィードバック部と、
を備えるノイズキャンセリングシステム。

【請求項2】

前記アナログ部は、第１のアナログフィルタを含み、
前記第１のアナログフィルタの特性は前記制御信号に基づき制御される、
請求項１に記載のノイズキャンセリングシステム。

【請求項3】

前記第１のアナログフィルタは、抵抗素子、容量素子を含み、
前記抵抗素子の抵抗値、前記容量素子の容量値の少なくともいずれかは前記制御信号によって変化する、
請求項２に記載のノイズキャンセリングシステム。

【請求項4】

前記容量素子は可変容量ダイオードである、
請求項３に記載のノイズキャンセリングシステム。

【請求項5】

前記抵抗素子はポテンショメータである、
請求項３に記載のノイズキャンセリングシステム。

【請求項6】

前記第１のアナログフィルタはローパスフィルタであって、
前記ローパスフィルタのカットオフ周波数は前記制御信号に基づき変化する、
請求項２に記載のノイズキャンセリングシステム。

【請求項7】

前記第１のアナログフィルタのゲインは前記制御信号に基づき変化する、
請求項２に記載のノイズキャンセリングシステム。

【請求項8】

前記第１のアナログフィルタの位相は前記制御信号に基づき変化する、
請求項２に記載のノイズキャンセリングシステム。

【請求項9】

前記第１のアナログフィルタは、ベッセルフィルタである、
請求項２に記載のノイズキャンセリングシステム。

【請求項10】

前記フィードバック部は、
前記第３のノイズキャンセル信号をフィルタリングする第２のアナログフィルタと、
前記第２のアナログフィルタから出力された信号のレベルを検出し、前記レベルに応じた前記制御信号を生成するレベル検出回路と、
を含む、
請求項１に記載のノイズキャンセリングシステム。

【請求項11】

前記フィードバック部は、
前記第３のノイズキャンセル信号を第２のデジタル信号に変換する第２のＡ／Ｄ変換回路と、
前記第２のデジタル信号をフィルタリングする第２のデジタルフィルタ回路と、
フィルタリングされた前記第２のデジタル信号を前記制御信号に変換する第２のＤ／Ａ変換回路と、
を含む、
請求項１に記載のノイズキャンセリングシステム。

【請求項12】

前記フィードバック部は、前記第３のノイズキャンセル信号に対し、アナログでのフィルタリングとデジタルでのフィルタリングとを並列に行うことで前記制御信号を生成する、
請求項１に記載のノイズキャンセリングシステム。

【請求項13】

前記フィードバック部は、さらに、前記制御信号を前記デジタル部にフィードバックする、
請求項１に記載のノイズキャンセリングシステム。

【請求項14】

前記デジタル部の前記デジタルフィルタ回路の特性は、デジタルに変換された前記制御信号に基づき制御される、
請求項１３に記載のノイズキャンセリングシステム。

【請求項15】

前記デジタル部は、前記制御信号に基づいて前記外部ノイズ以外の周波数成分を減衰させる適応型デジタルフィルタを含む、
請求項１３に記載のノイズキャンセリングシステム。

【請求項16】

前記制御信号は、前記第３のノイズキャンセル信号に基づいて生成される、
請求項１に記載のノイズキャンセリングシステム。

【請求項17】

前記制御信号は、前記第１のノイズキャンセル信号および前記第２のノイズキャンセル信号の差分に基づいて生成される、
請求項１に記載のノイズキャンセリングシステム。

【請求項18】

前記出力部は前記出力信号によって駆動されるスピーカを含み、
前記マイクロフォンは、前記スピーカから発せられた信号と、前記外部ノイズとを収音可能に構成される、
請求項１に記載のノイズキャンセリングシステム。

【請求項19】

前記出力部は前記出力信号によって駆動されるスピーカを含み、
前記マイクロフォンは、前記スピーカから発せられた信号を収音せず、かつ、前記外部ノイズを収音可能に構成される、
請求項１に記載のノイズキャンセリングシステム。

【請求項20】

外部ノイズを収音するマイクロフォンからのノイズ信号を入力する入力部と、
前記ノイズ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路、前記デジタル信号をフィルタリングするデジタルフィルタ回路、フィルタリングされた前記デジタル信号をアナログ信号の第１のノイズキャンセル信号に変換するＤ／Ａ変換回路を含むデジタル部と、
前記ノイズ信号をフィルタリングした第２のノイズキャンセル信号を出力するアナログ部とを有するノイズキャンセリングシステムの制御方法であって、
前記第１のノイズキャンセル信号および前記第２のノイズキャンセル信号を合成した第３のノイズキャンセル信号を出力するステップと、
音源からの音声信号に前記第３のノイズキャンセル信号を加えた出力信号を出力するステップと、
前記第１のノイズキャンセル信号および前記第２のノイズキャンセル信号に基づく制御信号を前記アナログ部にフィードバックするステップと、
を備えるノイズキャンセリングシステムの制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本明細書は、ノイズキャンセリングシステムに関する。

【背景技術】

【0002】

アクティブノイズコントロール（ANC：Active noise Control）は、低減させたい音に対して別途に用意した制御音源から逆位相の音を発生させることで、位相干渉を利用して消音する技術であり、騒音制御やイヤホンやヘッドホンのノイズキャンセラー機能として広く利用されている。例えば、特許文献１には、デジタル部で形成されるノイズキャンセル信号と、アナログパスで形成されるノイズキャンセル信号とによって、ノイズ低減が可能となる帯域とノイズ低減のレベルを補い合うように構成されたハイブリッド型のノイズキャンセリングシステムが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１３－２３８８７０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、従来のハイブリッド型のノイズキャンセリングシステムにおいては、アナログ信号処理およびデジタル信号処理のそれぞれの特性が互いに大きく異なると、ノイズキャンセリング効果が低下してしまう。

【0005】

そこで、本明細書は、上述した課題に鑑みてなされたものであって、ハイブリッド型のノイズキャンセリングシステムにおけるノイズキャンセリングの効果を向上させることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本明細書の１つ以上の実施形態によれば、外部ノイズを収音するマイクロフォンからのノイズ信号を入力する入力部と、前記ノイズ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路、前記デジタル信号をフィルタリングするデジタルフィルタ回路、フィルタリングされた前記デジタル信号をアナログ信号の第１のノイズキャンセル信号に変換するＤ／Ａ変換回路を含むデジタル部と、前記ノイズ信号をフィルタリングした第２のノイズキャンセル信号を出力するアナログ部と、前記第１のノイズキャンセル信号および前記第２のノイズキャンセル信号を合成した第３のノイズキャンセル信号を出力する合成部と、音源からの音声信号に前記第３のノイズキャンセル信号を加えた出力信号を出力する出力部と、前記第１のノイズキャンセル信号および前記第２のノイズキャンセル信号に基づく制御信号を前記アナログ部にフィードバックするフィードバック部と、を備えるノイズキャンセリングシステムが提供される。

【発明の効果】

【0007】

本明細書によれば、ハイブリッド型のノイズキャンセリングシステムにおけるノイズキャンセリングの効果を向上させることができる。

【0008】

本明細書の前述の説明および以下の詳細な説明の両方は、例示的で説明的であり、特許請求の範囲に記載された開示のさらなる説明を提供するために理解されるべきである。

【0009】

本明細書の追加理解を提供するために含まれ、本出願に統合され、その一部を構成する添付図面は、本明細書の態様および実施態様を例示し、説明と共に本明細書の原理を説明する役割をすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】第１の実施形態におけるノイズキャンセリングシステムの全体構成例を示すブロック図である。

【図2】第１の実施形態におけるデジタル部の構成例を示すブロック図である。

【図3】第１の実施形態におけるアナログ部の構成例を示すブロック図である。

【図4】第１の実施形態におけるアナログ部の構成例を示す回路図である。

【図5A】第１の実施形態におけるフィードバック部の第１の構成例を示すブロック図である。

【図5B】第１の実施形態におけるフィードバック部の第２の構成例を示すブロック図である。

【図5C】第１の実施形態におけるフィードバック部の第３の構成例を示すブロック図である。

【図6】第１の実施形態における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】第１の実施形態におけるノイズキャンセルシステムの特性を示す図である。

【図8】第２の実施形態におけるノイズキャンセリングシステムの全体構成例を示すブロック図である。

【図9】第３の実施形態におけるノイズキャンセリングシステムの全体構成例を示すブロック図である。

【図10】変形実施形態におけるノイズキャンセリングシステムの全体構成例を示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

本明細書の実施形態を詳細に参照し、その例は添付図面に例示できる。以下の説明で、よく知られた機能または構成の具体的な説明が本明細書の要旨を不必要に曇せる場合、その具体的な説明は、簡潔さのために省略することができる。説明された段階および／または動作の進行は、一例示的なものだが、段階および／または動作の順序は、本明細書に記載されたものに限定されず、特定の順序で必ず発生する段階および／または動作を除いて変更され得る。

【0012】

特に明記しない限り、同一の参照符号は、これらが異なる図面に図示されていても、全体的に類似の構成要素を指すことができる。１つ以上の実施形態で、異なる図面で同一の構成要素（または同一の名前を有する構成要素）は、特に明記しない限り、同一または実質的に同一の機能および特性を有することができる。以下の説明で使用される構成要素のそれぞれの名称は、便宜上選択されたもので、実際の製品とは異なり得る。

【0013】

本明細書の利点および特徴とそれらを達成する方法は添付図面に基づいて詳細に後述する多様な例を参照すると明らかになるであろう。しかし、本明細書は以下で開示する一実施形態に限定されるものではなく、互いに異なる多様な形態に実現可能であり、本明細書の一実施形態等はただ本明細書の開示を完全にし、本明細書の技術思想が属する技術分野で通常の知識を有する者に技術思想の範疇を完全に知らせるために提供され得る。

【0014】

本明細書で言及した「含む」、「有する」、「からなる」、「構成する」、「形成される」などが使用されている場合、「だけ」または「のみ」が使用されていない限り、他の部分を追加することができる。本明細書で使用される用語は、単に特定の実施形態を説明するために使用され、本明細書示の範囲を限定することを意図するものではない。本明細書で使用される用語は、例示的な実施形態を説明するために使用されるだけで、本明細書示の範囲を限定することを意図するものではない。構成要素を単数で表現した用語は、特に明示的な記載事項がない限り、複数を含む場合を含む。「実施形態」は、例示的な例であり得る。本明細書に記載された「実施形態」または「一例」で説明された任意の実装は、必ずしも他の実装に比べて好まれ、有利なものと解釈される必要はない。

【0015】

時間関係についての説明の場合、「後に（ａｆｔｅｒ）」、「に続いて（ｓｕｂｓｅｑｕｅｎｔ）」、「次に（ｎｅｘｔ）」、「前に（ｂｅｆｏｒｅ ｏｒ ｐｒｅｃｅｄｉｎｇ ｏｒ ｐｒｉｏｒ ｔｏ）」などで時間的前後関係が説明されている場合、「すぐに（ｊｕｓｔ）」、「即時（に）（ｉｍｍｅｄｉａｔｅ（ｌｙ））」、または「直接（に）ｄｉｒｅｃｔ（ｌｙ）」が使用されていない以上、連続的または連続的でない場合も含むことができる。

【0016】

第１、第２などを多様な構成要素を敍述するために使うが、これらの構成要素はこれらの用語に制限されない。これらの用語はただ一構成要素を他の構成要素と区別するために使用するものである。よって、以下で言及する第１構成要素は本明細書の技術的思想内で第２構成要素でもあり得る。さらに、第１要素、第２要素などは、本明細書の範囲から逸脱することなく、当業者の便宜に応じて任意に命名され得る。「第１」、「第２」などの用語は、構成要素を互いに区別するために使用され得るが、構成要素の機能または構造は、構成要素の前の序数または構成要素の名称によって限定されない。

【0017】

本明細書の構成要素を説明するにあたって、第１、第２、Ａ、Ｂ、（ａ）、（ｂ）などの用語を使用され得る。このような用語は、その構成要素を他の構成要素と区別するためのもので、その構成要素の本質、基礎、順番または個数な定義するために使用されない。

【0018】

「少なくとも１つ」の用語は、１つ以上の関連項目から提示可能なすべての組み合わせを含むものと理解されなければならない。例えば、「第１項目、第２項目、および第３項目のうちの少なくとも１つ」の意味は、第１項目、第２項目、または第３項目のうちの２つ以上から提示された項目の組み合わせだけではなく、第１項目、第２項目、および第３項目のいずれかの組み合わせのみを含むとすることができる。

【0019】

第１構成要素、第２構成要素「および／または」第３構成要素の表現は、第１、第２および第３の構成要素のうちの１つまたは第１、第２および第３の構成要素の任意の組み合わせまたはすべての組み合わせと理解されなければならない。例えば、Ａ、Ｂおよび／またはＣは、Ａのみ、Ｂのみ、Ｃのみ、Ａ、ＢおよびＣの任意または何らかの組み合わせ、またはＡ、ＢおよびＣのすべてと見なすことができる。さらに、「構成要素Ａ／構成要素Ｂ」の表現は、構成要素Ａおよび／または構成要素Ｂと理解されなければならない。

【0020】

１つ以上の実施形態で、「の間」および「の中」の用語は、特に明記しない限り、便宜のために単に交換可能に使用され得る。例えば、「複数の構成要素の間」の表現は、「複数の構成要素の中」と理解することもできる。他の実施形態で、「複数の構成要素の中」の表現は、「複数の構成要素の間」と理解することもできる。１つ以上の実施形態で、構成要素の個数は、２であり得る。１つ以上の実施形態で、構成要素の個数は、２よりも多いことがあり得る。

【0021】

１つ以上の実施形態で、「互いに異なる」の表現は、任意の構成要素が他の構成要素と異なるものと理解することができる。

【0022】

１つ以上の実施形態で、「の１つ以上」および「のうちの１つ以上」の表現は、特に明記しない限り、便宜のために単に交換可能に使用され得る。例えば、「の１つ以上」の表現は、「のうちの１つ以上」と理解することもできる。例えば、「のうちの１つ以上」の表現は、「の１つ以上」と理解することもできる。

【0023】

本明細書の１つ以上の実施例のそれぞれの特徴が部分的または全体的に互いに結合または組み合わせ可能で、技術的に多様な連動および駆動が可能であり、各実施例が互いに対して独立的に実施可能であり得、連関の関係で一緒に実施することもできる。１つ以上の実施例で、本明細書の多様な実施例による各装置の構成要素は、動作可能に結合されるか、または構成され得る。

【0024】

本明細書で使用される用語（技術的および科学的用語を含む）は、本明細書が属する技術分野で通常の知識を有する者によって理解されるものと同一の意味を有することができる。さらに、一般的に使用される辞書で定義された用語のような用語は、例えば、関連技術の文脈でその意味と一致する意味を有することして解釈されるべきであり、特に明記しない限り、理想化されるか、または過度に形式的な意味と解釈されてはならない。

【0025】

［第１の実施形態］
以下、本明細書に係る実施形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。各図面を通じて共通する機能を有する要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略又は簡略化することがある。

【0026】

図１は、本実施形態におけるノイズキャンセリングシステム１の全体構成例を示すブロック図である。ノイズキャンセリングシステム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である。フィードバック方式は、実際の状況をリアルタイムに取得し、それに基づいて制御入力を決定する制御手法である。

【0027】

ノイズキャンセリングシステム１は、ノイズ発生源ＮＳが発する騒音等の外部ノイズを収音したノイズ信号に対して信号処理を行い、ノイズ信号をキャンセルするノイズキャンセル信号を生成する。そして、ノイズキャンセリングシステム１は、ノイズキャンセル信号と、音源Ｓから入力された音楽等の音声信号とを合成した出力音声を出力する。このとき、ユーザの耳道には、ノイズキャンセリングシステム１が出力する出力音声とノイズ発生源ＮＳが発するノイズ音とが入る。ノイズ音は、出力音声に含まれるノイズキャンセル信号の成分によってキャンセルされるため、ユーザは音源Ｓから入力された音声信号に基づく音声のみを聴くことが可能となる。

【0028】

図１に示すように、ノイズキャンセリングシステム１は、入力部１０、デジタル部２０、アナログ部３０、第１の合成部４０、フィードバック部５０、第２の合成部６０、および出力部７０を備える。

【0029】

入力部１０は、マイクロフォンおよびマイクアンプを含み、外部ノイズと出力部７０から発せられた音を収音可能に構成される。入力部１０はマイクロフォンで収音した音をノイズ信号として出力する。フィードバック方式は、入力部１０で収音した信号（ノイズ信号）の逆相成分（ノイズキャンセル信号）をフィードバックすることで、外部ノイズを減衰させる。

【0030】

デジタル部２０は、ノイズ信号に対してＡ／Ｄ変換処理、デジタルフィルタリング、およびＤ／Ａ変換処理を順次行い、ノイズを低減する第１のノイズキャンセル信号を生成する。

【0031】

図２は、本実施形態におけるデジタル部２０の構成例を示すブロック図である。デジタル部２０は、ＡＤＣ２１、ＤＳＰ２２、ＤＡＣ２３を備える。ＡＤＣ２１は、ノイズ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路である。ＤＳＰ２２は、マイクロプロセッサの一種で、ＡＤＣ２１において変換されたデジタル信号をフィルタリングするデジタルフィルタ回路である。ＤＡＣ２３は、ＤＳＰ２２においてフィルタリングされたデジタル信号をアナログ信号の第１のノイズキャンセル信号に変換する。

【0032】

アナログ部３０は、ノイズ信号をフィルタリングした第２のノイズキャンセル信号を出力するアナログ回路である。

【0033】

図３は、本実施形態におけるアナログ部３０の構成例を示すブロック図である。アナログ部３０は、アナログフィルタ３１および反転回路３２を備える。アナログフィルタ３１は、アナログ信号であるノイズ信号をフィルタリングする。反転回路３２は、アナログフィルタ３１でフィルタリングされたアナログ信号の位相反転を行い、第２のノイズキャンセル信号を生成する。

【0034】

アナログフィルタ３１（第１のアナログフィルタ）の特性は、後述するフィードバック部５０からの制御信号に基づき制御される。アナログフィルタ３１は、抵抗素子、容量素子、演算増幅器を含む。抵抗素子の抵抗値、容量素子の容量値の少なくともいずれかは制御信号によって変化する。

【0035】

アナログフィルタ３１としては、ローパスフィルタ（Low-pass filter）等が挙げられる。ローパスフィルタのカットオフ周波数はノイズキャンセリング効果が最大となるように設定されることが好ましい。本実施形態においては、後述するようにカットオフ周波数は制御信号に基づき制御され得る。

【0036】

ローパスフィルタの具体例としては、ベッセルフィルタ（Bessel Filter）、チェビシェフィルタ（Chebyshev Filter）、バターワースフィルタ（Butterworth Filter）等が挙げられる。ベッセルフィルタは、電子工学や信号処理における線形フィルタの一種であり、群遅延が最大限平坦（線形位相応答）であることが特徴である。ベッセルフィルタは高音域と低音域などの分離を行う回路によく使われている。ベッセルフィルタは、群遅延特性が最も平坦である点において他のフィルタよりも好ましい。ただし、ベッセルフィルタは、遮断域における減衰の観点では最も劣っている。したがって、ベッセルフィルタを適用する場合、カットオフ周波数と群遅延特性との関係を適切に調整することが重要である。

【0037】

例えば、ローパスフィルタにおけるカットオフ周波数の設定が適切でない場合には、カットオフ周波数付近においてノイズ信号と当該ノイズ信号に対するノイズキャンセル信号の位相差が１８０°からずれ、ノイズ信号とノイズキャンセル信号が強め合う。この結果、ノイズ信号の増大がトリガとなり、ハウリングが生じる可能性もある。この場合、アナログ部３０においてカットオフ周波数を低くすることが好ましい。

【0038】

図４は、本実施形態におけるアナログ部３０の構成例を示す回路図である。ここでは、アナログ部３０は、抵抗素子Ｒ１～Ｒ２、容量素子Ｄ１～Ｄ２、オペアンプＯＰ等を含む。抵抗素子Ｒ１～Ｒ２、容量素子Ｄ１～Ｄ２、オペアンプＯＰは反転増幅型のローパスフィルタ回路を構成している。

【0039】

抵抗素子Ｒ１～Ｒ２は、例えばポテンショメータ（potentiometer）などの可変抵抗素子であり、制御信号ＣＴ－１、ＣＴ－３に応じて抵抗値を変化させることができる。

【0040】

容量素子Ｄ１～Ｄ２は、可変容量ダイオード（variable capacitance diode）などから構成され、端子間の電圧（制御信号ＣＴ－２、ＣＴ－４）によって容量を変化させることができる。

【0041】

オペアンプ（operational amplifier）ＯＰは、演算増幅器である。演算増幅器は、非反転入力端子（＋）、反転入力端子（－）、出力端子を備える。

【0042】

図４では、入力されたノイズ信号ＩＮが、抵抗素子Ｒ１～Ｒ２、容量素子Ｄ１～Ｄ２、オペアンプＯＰによってフィルタリングされると、第２のノイズキャンセル信号が出力される。制御信号ＣＴ－１～ＣＴ－４に応じて、抵抗素子Ｒ１～Ｒ２、容量素子Ｄ１～Ｄ２は変化し、ローパスフィルタのカットオフ周波数、位相は変化し得る。なお、制御信号による制御対象は、カットオフ周波数、位相だけでなく、ゲインなどの特性であってもよい。また、制御信号ＣＴ－１～ＣＴ－４は、フィードバック部５０から供給された制御信号と共通の信号であってもよく、共通の制御信号にそれぞれ異なるバイアス電圧を加えた信号であってもよい。

【0043】

第１の合成部４０は、第１のノイズキャンセル信号および第２のノイズキャンセル信号を合成した第３のノイズキャンセル信号を生成する。第３のノイズキャンセル信号はフィードバック部５０および第２の合成部６０へ出力される。ここでは、第３のノイズキャンセル信号は、第１のノイズキャンセル信号および第２のノイズキャンセル信号を加算した信号である。

【0044】

フィードバック部５０は、第１の合成部４０から入力された第３ノイズキャンセル信号をフィルタリングし、制御信号をアナログ部３０にフィードバックする。本実施形態のアナログ部３０は、制御信号に基づいて上述したローパスフィルタのカットオフ周波数、位相、ゲインなどの特性を変化させることができる。

【0045】

第２の合成部６０は、音源Ｓからの音声信号に、フィードバック部５０からの第３のノイズキャンセル信号を加えた出力信号を生成する。

【0046】

出力部７０は、パワーアンプ、ドライバ回路、スピーカを含む。出力部７０は、第２の合成部６０で合成された出力信号でスピーカを駆動する。これにより、ユーザの耳において、外部ノイズがキャンセルされ、ユーザは音声信号のみを享受することができる。

【0047】

図５Ａ乃至図５Ｃは、本実施形態におけるフィードバック部５０の様々な構成例を示すブロック図である。フィードバック部５０は、入力される信号のうち、所定の周波数成分を有する信号を遮断する回路である。フィードバック部５０は、アナログ回路、デジタル回路、あるいはアナログ回路とデジタル回路の組合せなどの様々な回路により構築できる。

【0048】

図５Ａに示す第１の構成例では、フィードバック部５０は、アナログ回路により構成されており、アナログフィルタ５１およびレベル検出回路５２を備える。

【0049】

アナログフィルタ５１は、入力された第３のノイズキャンセル信号をフィルタリングする第２のアナログフィルタである。アナログフィルタ５１としては、アナログフィルタ３１と同様に、ローパスフィルタ等が挙げられる。

【0050】

レベル検出回路５２は、積分回路を含み、アナログフィルタ５１から出力されたアナログ信号のレベルを検出し、検出レベルに応じた制御信号を生成する。

【0051】

図５Ｂに示す第２の構成例では、フィードバック部５０は、デジタル回路により構成されており、ＡＤＣ５３、ＤＳＰ５４、ＤＡＣ５５を備える。ＡＤＣ５３、ＤＳＰ５４、ＤＡＣ５５は、上述したＡＤＣ２１、ＤＳＰ２２、ＤＡＣ２３と同様の機能を有する。

【0052】

ＡＤＣ（第２のＡ／Ｄ変換回路）５３は、第３のノイズキャンセル信号を第２のデジタル信号にＡ／Ｄ変換する。ＤＳＰ（第２のデジタルフィルタ回路）５４は、Ａ／Ｄ変換された第２のデジタル信号をフィルタリングする。ＤＡＣ（第２のＤ／Ａ変換回路）５５は、フィルタリングされたデジタルデータをＤ／Ａ変換した制御信号をアナログ部３０へ出力する。

【0053】

図５Ｃに示す第３の構成例では、フィードバック部５０は、アナログ回路（アナログフィルタ５１／レベル検出回路５２）およびデジタル回路（ＡＤＣ５３／ＤＳＰ５４／ＤＡＣ５５）を備えたハイブリッド型の回路である。

【0054】

図６は、本実施形態におけるノイズキャンセリングシステム１の特性を示す図である。縦軸は、音量であり、横軸は時間（秒）を表している。波形Ａは、ＡＮＣ機能がＯＦＦである場合の出力音声の波形である。一方、波形Ｂは、ＡＮＣ機能がＯＮである場合の出力音声の波形である。図６では、ＡＮＣ機能がＯＮになることにより、７．８ｄＢのノイズキャンセル効果を生じたことが示されている。

【0055】

図７は、本実施形態におけるノイズキャンセリングシステム１の特定を示す図である。縦軸は、信号に対して出力された音量であり、横軸は信号の周波数（Ｈｚ）を表している。符号Ｐの波形は、ＡＮＣ機能がＯＦＦである場合の周波数特性を表している。一方、符号Ｑの波形は、ＡＮＣ機能がＯＮである場合の周波数特性を表している。波形Ｐと波形Ｑとを比較すると、１０～１０００Ｈｚの周波数帯域においてノイズキャンセリングの効果が特に大きいことが分かる。

【0056】

以上のように、本実施形態に係るノイズキャンセリングシステム１は、デジタル部２０からの第１のノイズキャンセル信号および第２のノイズキャンセル信号に基づく制御信号をアナログ部３０にフィードバックしている。このため、アナログ部３０の第２のノイズキャンセル信号は、デジタル部２０の処理に応じて動的に制御され得る。この結果、デジタル部２０およびアナログ部３０の特性差に起因するノイズキャンセリング効果の悪化を低減し、ノイズキャンセル効果を向上させることが可能となる。

【0057】

特に、アナログ部３０は制御信号に基づき、アナログフィルタ３１の特性、例えばカットオフ周波数、ゲイン、位相を変更可能であり、ノイズキャンセル効果を向上させることができる。

【0058】

また、アナログフィルタ３１は、抵抗素子、容量素子を含み、抵抗素子の抵抗値、容量素子の容量値の少なくともいずれかは制御信号によって変化する。これにより、アナログフィルタ３１の特性を変更可能である。

【0059】

［第２の実施形態］
本実施形態では、第１の実施形態におけるノイズキャンセリングシステム１の変形例について説明する。本実施形態におけるノイズキャンセリングシステム２は、第１の実施形態と同様に、入力部１０、デジタル部２０、アナログ部３０、第１の合成部４０、フィードバック部５０、第２の合成部６０、および出力部７０を備える。各部の構成は第１の実施形態とほぼ同様であるため、重複する部分の説明を省略し、相違点について説明する。

【0060】

図８は、本実施形態におけるノイズキャンセリングシステム２の全体構成例を示すブロック図である。図８においては、図１と異なり、フィードバック部５０からデジタル部２０へ出力される制御信号の方向を表す矢印が記載されている。ただし、デジタル部２０にフィードバックされる制御信号は、アナログ部３０にフィードバックされる制御信号と異なっても良い。

【0061】

すなわち、本実施形態のノイズキャンセリングシステム２は、フィードバック部５０が、さらに、第１のノイズキャンセル信号および第２のノイズキャンセル信号に基づく制御信号をデジタル部２０にフィードバックする構成を備える点で第１の実施形態のノイズキャンセリングシステム１と異なる。

【0062】

デジタル部２０は、制御信号に基づいてノイズ以外の信号成分を減衰させる適応型デジタルフィルタを含んでも良い。

【0063】

以上のように、本実施形態によれば、デジタル部２０は、制御信号に応じてデジタルフィルタの特性を変更できるため、デジタル部２０およびアナログ部３０の特性差に起因するノイズキャンセリング効果の悪化を低減することができる。また、デジタル部２０は、制御信号に基づいてノイズ以外の信号成分を減衰させる適応型デジタルフィルタを含むことにより、ノイズキャンセリングの効果をさらに向上できる。

【0064】

［第３の実施形態］
本実施形態では、第１の実施形態におけるノイズキャンセリングシステム１の変形例について説明する。同一の符号が付された各部の構成は第１の実施形態とほぼ同様であるため、重複する部分の説明を省略し、相違点について説明する。

【0065】

上述した第１および第２の実施形態においては、フィードバック部５０は第１のノイズキャンセル信号および第２のノイズキャンセル信号を加算した第３のノイズキャンセル信号に基づいて制御信号を生成していた。しかし、制御信号は、第１のノイズキャンセル信号および第２のノイズキャンセル信号の差分に基づいて生成されてもよい。

【0066】

図９は、本実施形態におけるノイズキャンセリングシステム３の全体構成例を示すブロック図である。本実施形態におけるノイズキャンセリングシステム３は、減算部８０を備えている。減算部８０は、デジタル部２０から出力された第１のノイズキャンセル信号とアナログ部３０から出力された第２のノイズキャンセル信号との差分をフィードバック部５０へ出力する。すなわち、本実施形態のフィードバック部５０は、第１のノイズキャンセル信号および第２のノイズキャンセル信号の差分に対してフィルタリング、レベル検出を行い、制御信号をアナログ部３０にフィードバックする。

【0067】

以上のように、本実施形態によれば、制御信号は第１のノイズキャンセル信号および第２のノイズキャンセル信号の差分に基づいて生成される。アナログ部３０は差分が小さくなるように制御されるため、デジタル部２０およびアナログ部３０のそれぞれの特性の差をさらに低減することができる。この結果、デジタル部２０およびアナログ部３０の特性差に起因するノイズキャンセリング効果の悪化を低減し、ノイズキャンセル効果を向上させることが可能となる。

【0068】

［変形実施形態］
上述した第１乃至第３の実施形態においては、フィードバック方式のノイズキャンセリングシステムについて説明した。しかし、本発明を適用可能なシステムはフィードバック方式だけではなく、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も適用可能である。また、ノイズキャンセリングシステムは、フィードフォワード方式とフィードバック方式を併用したシステム構成としてもよい。

【0069】

図１０は、変形実施形態におけるノイズキャンセリングシステム４の全体構成例を示すブロック図である。ノイズキャンセリングシステム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である。フィードフォワード方式は、実際の状況を取得せずに、システムのモデルに基づいて動作を予測しながら制御入力を決定する制御手法である。ノイズキャンセリングシステム４の入力部１０のマイクロフォンは、スピーカから発せられた信号を収音せず、かつ、外部ノイズを収音可能に構成される。これにより、ユーザの耳において、外部ノイズがキャンセルされ、ユーザは音声信号のみを享受することができる。

【0070】

以上で説明した本明細書は、上述した実施形態および添付した図に限定されるものではなく、本明細書の技術的思想から逸脱しない範囲内で種々の置換、変形および変更が可能であることが、本明細書が属する技術分野において通常の知識を有する者にとっては明らかである。したがって、本明細書の範囲は、後述する特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲の意味および範囲、およびその等価概念から導出されるすべての変更又は変形形態が、本明細書の範囲に含まれると解釈されなければならない。

【符号の説明】

【0071】

１，２，３，４ ノイズキャンセリングシステム
１０ 入力部
２０ デジタル部
２１ ＡＤＣ
２２ ＤＳＰ
２３ ＤＡＣ
３０ アナログ部
３１ アナログフィルタ
３２ 反転回路
４０ 第１の合成部
５０ フィードバック部
５１ アナログフィルタ
５２ レベル検出回路
５３ ＡＤＣ
５４ ＤＳＰ
５５ ＤＡＣ
６０ 第２の合成部
７０ 出力部
８０ 減算部
ＮＳ ノイズ発生源
Ｓ 音源

【要約】      （修正有）

【課題】ハイブリッド型のノイズキャンセリングシステムにおけるノイズキャンセリングの効果を向上させる。
【解決手段】ノイズキャンセリングシステムは、外部ノイズを収音するマイクロフォンからのノイズ信号を入力する入力部１０と、ノイズ信号をデジタルフィルタ回路でフィルタリングし第１のノイズキャンセル信号を出力するデジタル部２０と、ノイズ信号をフィルタリングした第２のノイズキャンセル信号を出力するアナログ部３０と、第１のノイズキャンセル信号および第２のノイズキャンセル信号を合成した第３のノイズキャンセル信号を出力する合成部４０と、音源からの音声信号に前記第３のノイズキャンセル信号を加えた出力信号を出力する出力部７０と、前記第１のノイズキャンセル信号および前記第２のノイズキャンセル信号に基づく制御信号をアナログ部にフィードバックするフィードバック部５０と、を備える。
【選択図】図１

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5A】

【図5B】

【図5C】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】