JPWO2007046435A1 - 騒音制御装置 - Google Patents

Abstract

本発明に係る騒音制御装置は、音響的に独立した複数の空間にそれぞれ到来する騒音を低減する騒音制御装置であって、複数の空間にそれぞれ対応して設けられ、対応する空間に音を出力する音出力手段と、複数の空間のうちの少なくとも１つの空間に設けられ、当該空間に到来する騒音を検出する騒音検出手段と、騒音検出手段のうちの１つにおいて検出された騒音に基づいて当該騒音をキャンセルするためのキャンセル信号を生成し、生成したキャンセル信号を複数の音出力手段にそれぞれ出力する１つの信号生成手段とを備える。

Description

本発明は、騒音制御装置に関し、より特定的には、音響的に独立した複数の空間にそれぞれ到来する騒音を低減する騒音制御装置に関するものである。

近年、航空機の客室等に代表される騒音過多の環境における快適性へのニーズの高まりを受けて、騒音とは逆位相の制御音を積極的に出すことによって騒音を低減する能動騒音制御技術を用いたヘッドホン装置、いわゆるノイズキャンセルヘッドホンが商品化されている（例えば特許文献１など）。

以下、図２０を参照して、従来のノイズキャンセルヘッドホンについて説明する。図２０は、従来のノイズキャンセルヘッドホンの構成を示す図である。なお、図２０は、ユーザ９０の頭部上方から見た図である。図２０に示すユーザ９０は、紙面に向かって上を向いている。

図２０において、ノイズキャンセルヘッドホンは、ヘッドバンド９１、左耳ケース９２ａ、右耳ケース９２ｂ、左耳スピーカ９３ａ、右耳スピーカ９３ｂ、左耳マイク９４ａ、右耳マイク９４ｂ、左耳制御部９５ａ、および右耳制御部９５ｂを備える。左耳ケース９２ａは、ユーザ９０の左耳近傍に配置される。右耳ケース９２ｂは、ユーザ９０の右耳近傍に配置される。左耳ケース９２ａおよび右耳ケース９２ｂは、ヘッドバンド９１によって連結されている。左耳スピーカ９３ａは左耳ケース９２ａ内に配置される。右耳スピーカ９３ｂは右耳ケース９２ｂ内に配置される。左耳マイク９４ａは左耳ケース９２ａ内に配置される。右耳マイク９４ｂは右耳ケース９２ｂ内に配置される。

なお、左耳ケース９２ａおよび右耳ケース９２ｂ内にはそれぞれ空間が形成されており、これらの空間は音響的に独立している。音響的に独立しているとは、一方の空間と他方の空間との間における電気音響伝達関数のゲインが十分小さい音響状態を意味する。

左耳マイク９４ａは、左耳ケース９２ａ内に到来する騒音を検出する。左耳マイク９４ａは、検出した騒音に基づく騒音信号を検出信号ｅ_Ｌとして左耳制御部９５ａに出力する。左耳制御部９５ａは、検出信号ｅ_Ｌのレベルが小さくなるように制御するための制御信号を、検出信号ｅ_Ｌに基づいて生成する。左耳制御部９５ａは、生成した制御信号を左耳スピーカ９３ａに出力する。同様に、右耳マイク９４ｂは、右耳ケース９２ｂ内に到来する騒音を検出する。右耳マイク９４ｂは、検出した騒音に基づく騒音信号を検出信号ｅ_Ｒとして右耳制御部９５ｂに出力する。右耳制御部９５ｂは、検出信号ｅ_Ｒのレベルが小さくなるように制御する制御信号を制御するための制御信号を、検出信号ｅ_Ｒに基づいて生成する。右耳制御部９５ｂは、生成した制御信号を右耳スピーカ９３ｂに出力する。

次に、図２１を参照して左耳制御部９５ａおよび右耳制御部９５ｂの構成および処理について詳細に説明する。図２１は、図２０に示したノイズキャンセルヘッドホンの構成を信号処理上のブロックで示した図である。図２１において、図２０に示した符号と同じ符号の構成部は同じ機能を有するとし、説明は省略する。

左耳ケース９２ａ内のブロック９２１ａは、左耳スピーカ９３ａの入力から左耳マイク９４ａの出力までの電気音響伝達関数Ｈ_Ｌを示すブロックである。右耳ケース９２ｂ内のブロック９２１ｂは、右耳スピーカ９３ｂの入力から右耳マイク９４ｂの出力までの電気音響伝達関数Ｈ_Ｒを示すブロックである。加算器９２２ａは、ブロック９２１ａの出力信号と、左耳ケース９２ａ内に到来する騒音を示す騒音信号Ｎ_Ｌとを加算する。加算器９２２ａから出力される信号は、上述した検出信号ｅ_Ｌである。加算器９２２ｂは、ブロック９２１ｂの出力信号と、右耳ケース９２ｂ内に到来する騒音を示す騒音信号Ｎ_Ｒとを加算する。加算器９２２ｂから出力される信号は、上述した検出信号ｅ_Ｒである。

まず、ユーザ９０の左耳への処理について説明する。左耳制御部９５ａは、フィードバック制御フィルタ９５１ａおよび反転器９５２ａで構成される。フィードバック制御フィルタ９５１ａには、伝達関数Ｃ_Ｌを示すフィルタ係数が設定されている。加算器９２２ａから出力された検出信号ｅ_Ｌは、フィードバック制御フィルタ９５１ａに入力される。反転器９５２ａは、フィードバック制御フィルタ９５１ａの出力信号の位相を反転させる。反転器９５２ａの出力信号は、ブロック９２１ａに入力される。ここで、騒音信号Ｎ_Ｌから検出信号ｅ_Ｌへの伝達関数は式（１）で表される。

ここで、フィードバック制御フィルタ９５１ａの伝達関数Ｃ_Ｌは、式（２）に示すように、左耳での電気音響伝達関数Ｈ_Ｌの逆特性となるように設定される。ただし、αは周波数一定のフィルタゲインを示す。

ここで、左耳ケース９２ａ内に騒音が到来すると、左耳マイク９４ａは式（１）から明らかなようにＮ_Ｌ／（１＋Ｃ_Ｌ×Ｈ_Ｌ）を検出信号ｅ_Ｌとして出力する。フィードバック制御フィルタ９５１ａには、検出信号ｅ_Ｌが入力される。このとき、フィードバック制御フィルタ９５１ａにおいて生成される制御信号は、Ｃ_Ｌ×Ｎ_Ｌ／（１＋Ｃ_Ｌ×Ｈ_Ｌ）となる。伝達関数Ｃは式（２）に示すように設定されているので、制御信号は、Ｎ_Ｌ／（Ｈ_Ｌ×（１＋１／α））となる。制御信号は、反転器９５２ａで反転された後、ブロック９２１ａに入力される。したがって、左耳スピーカ９３ａからは、−Ｈ_Ｌ×Ｎ_Ｌ／（Ｈ_Ｌ×（１＋１／α））＝−Ｎ_Ｌ／（１＋１／α）となるキャンセル音が左耳近傍に放射されることとなる。その結果、フィルタゲインαが大きいほどキャンセル音が−Ｎ_Ｌに近くなり、左耳近傍に到来する騒音がキャンセルされる。

次に、ユーザ９０の右耳への処理について説明する。右耳制御部９５ｂは、フィードバック制御フィルタ９５１ｂおよび反転器９５２ｂで構成される。フィードバック制御フィルタ９５１ｂには、伝達関数Ｃ_Ｒを示すフィルタ係数が設定されている。加算器９２２ｂから出力された検出信号ｅ_Ｒは、フィードバック制御フィルタ９５１ｂに入力される。反転器９５２ｂは、フィードバック制御フィルタ９５１ｂの出力信号の位相を反転させる。反転器９５２ｂの出力信号は、ブロック９２１ｂに入力される。なお、右耳への処理は、上述した左耳への処理に対し、右耳制御部９５ｂの伝達関数Ｃ_Ｒが右耳での電気音響伝達関数Ｈ_Ｒの逆特性となる点のみ異なる。これ以外の処理については、上述した左耳への処理と同様であるので説明を省略する。

また従来では、図２１で説明した騒音低減機能とオーディオ信号出力機能とを組み合わせた技術が知られている。図２２は、騒音低減機能とオーディオ信号出力機能とを組み合わせた構成を示す図である。なお、図２２において、図２０に示した符号と同じ符号の構成部は同じ機能を有するとし、説明は省略する。

図２２に示す構成は、図２０に示した構成に対し、オーディオ信号出力部９７、左耳オーディオ信号キャンセル部９８ａ、右耳オーディオ信号キャンセル部９８ｂ、減算器９９ａおよび９９ｂ、加算器１００ａおよび１００ｂが追加された構成である。オーディオ信号出力部９７は、音楽等のオーディオ信号を出力する。図２２では、オーディオ信号出力部９７は、左耳へのオーディオ信号Ａ_Ｌと右耳へのオーディオ信号Ａ_Ｒとを出力している。左耳オーディオ信号キャンセル部９８ａは、電気音響伝達関数Ｈ_Ｌを模擬する伝達関数を示すフィルタ係数に基づいて、オーディオ信号Ａ_Ｌをキャンセルするキャンセル信号を生成する。減算器９９ａは、検出信号ｅ_Ｌから、オーディオ信号Ａ_Ｌをキャンセルするキャンセル信号を減算する。減算器９９ａの出力信号は、左耳制御部９５ａに入力される。左耳制御部９５ａから出力される制御信号は、加算器１００ａにおいてオーディオ信号Ａ_Ｌと加算される。加算器１００ａの出力信号は、左耳スピーカ９３ａに入力される。左耳スピーカ９３ａは、制御信号およびオーディオ信号Ａ_Ｌに基づく音を出力する。

ここで、左耳マイク９４ａからの検出信号ｅ_Ｌには、オーディオ信号Ａ_Ｌが含まれる。しかしながら、減算器９９ａは、検出信号ｅ_Ｌから、オーディオ信号Ａ_Ｌをキャンセルするキャンセル信号を減算する。したがって、左耳制御部９５ａにはオーディオ信号Ａ_Ｌが入力されないこととなり、左耳制御部９５ａでは図２１で説明した処理と同様の処理が行われる。

左耳オーディオ信号キャンセル部９８ｂは、電気音響伝達関数Ｈ_Ｒを模擬する伝達関数を示すフィルタ係数に基づいて、オーディオ信号Ａ_Ｒをキャンセルするキャンセル信号を生成する。減算器９９ｂは、検出信号ｅ_Ｒから、オーディオ信号Ａ_Ｒをキャンセルするキャンセル信号を減算する。減算器９９ｂの出力信号は、右耳制御部９５ｂに入力される。右耳制御部９５ｂから出力される制御信号は、加算器１００ｂにおいてオーディオ信号Ａ_Ｒと加算される。加算器１００ｂの出力信号は、右耳スピーカ９３ｂに入力される。右耳スピーカ９３ｂは、制御信号およびオーディオ信号Ａ_Ｒに基づく音を出力する。これ以外の処理については、上述した左耳への処理と同様であるので説明を省略する。このように図２２に示す構成によれば、騒音の低減とステレオオーディオ信号の再生とを同時に行うことができる。

なお、上述した電気音響伝達関数Ｈ_ＬおよびＨ_Ｒには通常、高周波数帯域において位相遅れが存在する。このため、例えば伝達関数Ｃ_Ｌを電気音響伝達関数Ｈ_Ｌの逆特性に設定していても、高周波数帯域においては逆特性とならず、騒音低減効果が悪化するという問題があった。そこで、騒音低減効果を発揮する周波数帯域を拡大するために、従来において図２３に示す構成が提案されている。図２３は、騒音低減効果を発揮する周波数帯域を拡大するノイズキャンセルヘッドホンの構成を示す図である。図２３に示す構成は、図２０に示した構成に対し、左耳高域制御部１０１ａ、右耳高域制御部１０１ｂ、加算器１０２ａおよび１０２ｂを追加した構成である。

図２３において、左耳制御部９５ａは、検出信号ｅ_Ｌのレベルが小さくなるように制御するための、所定の周波数以下の周波数を有する制御信号を、検出信号ｅ_Ｌに基づいて生成する。つまり、左耳制御部９５ａは、左耳ケース９２ａ内に到来する所定の周波数以下の騒音をキャンセルするためのキャンセル信号を生成する。ここで、所定の周波数とは、電気音響伝達関数Ｈ_Ｌの位相遅れが生じる周波数よりも低い周波数である。左耳制御部９５ａは、生成した制御信号を加算器１０２ａに出力する。左耳高域制御部１０１ａは、検出信号ｅ_Ｌのレベルが小さくなるように制御するための、所定の周波数より高い周波数を有する制御信号を、検出信号ｅ_Ｌに基づいて生成する。つまり、左耳高域制御部１０１ａは、左耳ケース９２ａ内に到来する所定の周波数より高い騒音をキャンセルするためのキャンセル信号を生成する。左耳高域制御部１０１ａは、生成した制御信号を加算器１０２ａに出力する。加算器１０２ａは、左耳制御部９５ａで生成された制御信号と、左耳高域制御部１０１ａで生成された制御信号とを加算する。加算器１０２ａで加算された信号は、左耳スピーカ９３ａに入力される。左耳スピーカ９３ａは、左耳制御部９５ａで生成された制御信号と、左耳高域制御部１０１ａで生成された制御信号とに基づく音を出力する。この結果、左耳近傍では、各制御信号に基づく音と騒音とがキャンセルされる。

一方、右耳制御部９５ｂは、検出信号ｅ_Ｒのレベルが小さくなるように制御するための、所定の周波数以下の周波数を有する制御信号を、検出信号ｅ_Ｒに基づいて生成する。つまり、右耳制御部９５ｂは、右耳ケース９２ｂ内に到来する所定の周波数以下の騒音をキャンセルするためのキャンセル信号を生成する。ここで、所定の周波数とは、電気音響伝達関数Ｈ_Ｒの位相遅れが生じる周波数よりも低い周波数である。右耳制御部９５ｂは、生成した制御信号を加算器１０２ｂに出力する。右耳高域制御部１０１ｂは、検出信号ｅ_Ｒのレベルが小さくなるように制御するための、所定の周波数より高い周波数を有する制御信号を、検出信号ｅ_Ｒに基づいて生成する。つまり、右耳高域制御部１０１ｂは、右耳ケース９２ｂ内に到来する所定の周波数より高い騒音をキャンセルするためのキャンセル信号を生成する。右耳高域制御部１０１ｂは、生成した制御信号を加算器１０２ｂに出力する。加算器１０２ｂは、右耳制御部９５ｂで生成された制御信号と、右耳高域制御部１０１ｂで生成された制御信号とを加算する。加算器１０２ｂで加算された信号は、右耳スピーカ９３ｂに入力される。右耳スピーカ９３ｂは、右耳制御部９５ｂで生成された制御信号と、右耳高域制御部１０１ｂで生成された制御信号とに基づく音を出力する。この結果、右耳近傍では、各制御信号に基づく音と騒音とがキャンセルされる。

このように、電気音響伝達関数の位相が遅れる所定の周波数より高い高周波数帯域については、位相が遅れた電気音響伝達関数に基づくフィルタ係数を設定した左耳高域制御部９５ａおよび右耳高域制御部９５ｂを用いて別に制御を行う。これにより、騒音低減効果を発揮する周波数帯域をさらに拡大することができる。
国際公開第９４／１７５１２号パンフレット

ヘッドホン装置などにおいては、上述したように、左耳ケース９２ａ内に形成される空間と、右耳ケース９２ｂ内に形成される空間とが音響的に独立している。このため、従来においては、左耳および右耳に対してそれぞれ独立した制御を行うことが通例であった。したがって、上述した従来のノイズキャンセルヘッドホンでは、左耳に対する制御は左耳制御部９５ａで行われ、右耳に対する制御は右耳制御部９５ｂで行われている。

ここで、左耳制御部９５ａおよび右耳制御部９５ｂを、２つの演算処理回路（図示なし）で処理する場合を考える。演算処理回路はＣＰＵなどである。２つの演算処理回路で処理する場合、当然ながら演算処理回路を２つ用意する必要がある。このため、コストが高くなってしまうという問題があった。

そこで、コストを安くするために、左耳制御部９５ａおよび右耳制御部９５ｂを、１つの演算処理回路で処理する場合を考える。しかしながらこの場合、演算処理回路が２つある場合に比べて、処理すべき演算量が増加することとなる。このため、左耳制御部９５ａおよび右耳制御部９５ｂでの入出力遅延が大きくなってしまう。その結果、上述した騒音低減効果が極端に得られなくなるという問題があった。

それ故、本発明は、１つの演算処理回路で処理する場合であっても、制御部での入出力遅延を大きくすることなく、騒音低減効果を十分発揮することが可能な騒音制御装置を提供することを目的とする。

本発明における第１の局面は、音響的に独立した複数の空間にそれぞれ到来する騒音を低減する騒音制御装置であって、複数の空間にそれぞれ対応して設けられ、対応する空間に音を出力する音出力手段と、複数の空間のうちの少なくとも１つの空間に設けられ、当該空間に到来する騒音を検出する第１の騒音検出手段と、第１の騒音検出手段のうちの１つにおいて検出された騒音に基づいて当該騒音をキャンセルするためのキャンセル信号を生成し、生成したキャンセル信号を複数の音出力手段にそれぞれ出力する１つの第１の信号生成手段とを備える。

本発明における第２の局面は、上記第１の局面において、第１の信号生成手段は、キャンセル信号の周波数が低くなるにつれてキャンセル信号のレベルが大きくなるように、キャンセル信号を生成することを特徴とする。

本発明における第３の局面は、上記第１の局面において、複数の空間以外の空間であって騒音を発生させる騒音源が存在する空間に設けられ、当該騒音源から到来する騒音を検出する第２の騒音検出手段と、第２の騒音検出手段において検出された騒音に基づいて当該騒音をキャンセルするためのキャンセル信号を生成し、生成したキャンセル信号を複数の音出力手段にそれぞれ出力する第２の信号生成手段とをさらに備える。

本発明における第４の局面は、上記第１の局面において、第１の騒音検出手段は、複数の空間にそれぞれ設けられており、さらに、複数の第１の騒音検出手段にそれぞれ対応して設けられ、対応する第１の騒音検出手段において検出された騒音に基づいて所定周波数より高い周波数を有するキャンセル信号を生成し、生成したキャンセル信号を、対応する第１の騒音検出手段と同じ空間に設けられた音出力手段に出力する第３の信号生成手段を備え、第１の信号生成手段は、複数の第１の騒音検出手段のうちの１つにおいて検出された騒音に基づいて所定周波数以下の周波数を有するキャンセル信号を生成し、生成したキャンセル信号を複数の音出力手段にそれぞれ出力する。

本発明における第５の局面は、上記第４の局面において、所定周波数は、音出力手段の入力から当該音出力手段と同じ空間に設けられた第１の騒音検出手段の出力までの電気音響伝達関数において位相の遅れが生じる周波数よりも低い周波数であることを特徴とする。

本発明における第６の局面は、上記第１の局面において、第１の騒音検出手段は、複数の空間にそれぞれ設けられており、さらに、第１の信号生成手段の入力が接続されるべき第１の騒音検出手段の出力を、複数の第１の騒音検出手段のうちのいずれかの出力に切り替える切り替え手段を備え、切り替え手段は、使用者の行為に応じて、第１の信号生成手段の入力が接続されるべき第１の騒音検出手段の出力を、騒音を発生させる騒音源に最も近い位置に設けられた第１の騒音検出手段の出力に切り替えることを特徴とする。

本発明における第７の局面は、上記第１の局面において、第１の騒音検出手段は、複数の空間にそれぞれ設けられており、騒音制御装置は、第１の信号生成手段の入力が接続されるべき第１の騒音検出手段の出力を、複数の第１の騒音検出手段のうちのいずれかの出力に切り替える切り替え手段と、複数の第１の騒音検出手段において検出された騒音のレベルをそれぞれ検出するレベル検出手段とをさらに備え、切り替え手段は、第１の信号生成手段の入力が接続されるべき第１の騒音検出手段の出力を、レベル検出手段において最も高いレベルが検出された第１の騒音検出手段の出力に切り替えることを特徴とする。

本発明における第８の局面は、上記第１の局面において、第１の騒音検出手段は、複数の空間にそれぞれ設けられており、騒音制御装置は、第１の信号生成手段の入力が接続されるべき第１の騒音検出手段の出力を、複数の第１の騒音検出手段のうちのいずれかの出力に切り替える切り替え手段と、複数の第１の騒音検出手段において検出された騒音に関する相互相関関数を算出する算出手段とをさらに備え、切り替え手段は、算出手段において算出された相互相関関数に基づいて、第１の騒音検出手段の出力を切り替えることを特徴とする。

本発明における第９の局面は、上記第１の局面において、複数の音出力手段にオーディオ信号をそれぞれ出力するオーディオ信号出力手段と、オーディオ信号出力手段から出力されたオーディオ信号をキャンセルするためのキャンセル信号を生成する第４の信号生成手段と、第１の騒音検出手段のうちの１つにおいて検出された音に基づく信号と、第４の信号生成手段において生成されたキャンセル信号とを加算して、加算した信号を第１の信号生成手段に出力する加算器とをさらに備え、第１の騒音検出手段のうちの１つにおいて検出された音に基づく信号は、当該第１の騒音検出手段が設けられた空間に到来する騒音に基づく信号と、当該第１の騒音検出手段と同じ空間に設けられた音出力手段を介してオーディオ信号出力手段から出力されたオーディオ信号とを含む。

本発明における第１０の局面は、音響的に独立した複数の空間にそれぞれ到来する騒音を低減する集積回路であって、複数の空間のうちの少なくとも１つの空間に設けられた騒音検出手段であって、設けられた空間に到来する騒音を検出する騒音検出手段に対し、当該騒音検出手段のうちの１つの出力を入力する入力端子と、入力端子において入力された騒音検出手段の出力に基づいて当該騒音検出手段において検出された騒音をキャンセルするためのキャンセル信号を生成する１つの信号生成手段と、複数の空間にそれぞれ対応して設けられた音出力手段であって、対応する空間に音を出力する音出力手段に対し、信号生成手段において生成されたキャンセル信号をそれぞれ出力する出力端子とを備える。

本発明における第１１の局面は、使用者の左耳および右耳近傍にそれぞれ形成される音響的に独立した２つの空間にそれぞれ到来する騒音を低減するヘッドホン装置であって、左耳近傍に形成される空間に設けられ、当該空間に音を出力する左耳用音出力手段と、右耳近傍に形成される空間に設けられ、当該空間に音を出力する右耳用音出力手段と、２つの空間のうちの少なくとも１つの空間に設けられ、当該空間に到来する騒音を検出する騒音検出手段と、騒音検出手段のうちの１つにおいて検出された騒音に基づいて当該騒音をキャンセルするためのキャンセル信号を生成し、生成したキャンセル信号を左耳音出力手段および右耳音出力手段にそれぞれ出力する１つの信号生成手段とを備える。

上記第１の局面によれば、音響的に独立した複数の空間に対して、１つの第１の信号生成手段で生成される共通のキャンセル信号を用いて騒音を低減する制御を行う。つまり、本局面によれば、音響的に独立した複数の空間に対して、１つの第１の信号生成手段を共用する。ここで、音響的に独立した複数の空間にそれぞれ到来する騒音は、低周波数帯域において相関が高くなる。したがって、音響的に独立した複数の空間に対して、１つの第１の信号生成手段を共用しても、音響的に独立した複数の空間にそれぞれ到来する騒音を十分に低減することができる。これにより、本局面によれば、騒音低減効果を十分に発揮しつつも、演算量が多い第１の信号生成手段を１つに削減することができる。その結果、本局面によれば、第１の信号生成手段における処理を１つの演算処理回路で処理する場合であっても、第１の信号生成手段での入出力遅延を大きくすることのない騒音制御装置を提供することができる。

上記第２の局面によれば、新たな制御回路を設けることなく、低周波数帯域以外の相関の低いキャンセル音によってユーザが感じる騒音の増加を回避することができる。

上記第３の局面によれば、騒音低減効果をさらに大きくすることができる。

上記第４の局面によれば、第１および第２の信号生成手段が異なる周波数帯域のキャンセル信号を生成するので、第１および第２の信号処理手段における処理負担を軽減させることができる。

上記第５の局面によれば、電気音響伝達関数の位相の遅れに対応した最適な制御を行うことができる。これにより、騒音低減効果を発揮する周波数帯域をさらに拡大することができる。

上記第６〜第８の局面によれば、騒音の到来方向に対応した最適な騒音低減効果を発揮することができる。

上記第９の局面によれば、オーディオ信号に影響を与えることなく、騒音の低減とオーディオ信号の再生とを同時に行うことができる。

図１は、コヒーレンス関数の算出結果の一例を示す図である。 図２は、第１の実施形態に係る騒音制御装置の構成を示す図である。 図３は、図２に示した騒音制御装置の構成例を信号処理上のブロックで示した図である。 図４Ａは、左耳近傍の騒音低減効果を示す図である。 図４Ｂは、右耳近傍の騒音低減効果を示す図である。 図５は、図３に示す制御部１５の他の構成例を示す図である。 図６は、図３に示す制御部１５の他の構成例を示す図である。 図７は、図２に示した騒音制御装置が外部マイク１４ｃ、フィードフォワード制御部１６、および加算器１７をさらに備えた構成を示す図である。 図８は、騒音を低減する機能とオーディオ信号出力機能とを組み合わせた構成を示す図である。 図９は、第２の実施形態に係る騒音制御装置の構成を示す図である。 図１０は、制御部１５ａの構成を示す図である。 図１１は、図９に示した騒音制御装置の構成に対し、エコーキャンセル部２６および減算器２７をさらに追加した構成を示す図である。 図１２は、第３の実施形態に係る騒音制御装置の構成を示す図である。 図１３Ａは、騒音源がユーザ１０の左耳側に存在している様子を示す図である。 図１３Ｂは、図１３Ａに示す環境において、左耳マイク１４ａで検出された騒音の時間軸波形を示した図である。 図１３Ｃは、図１３Ａに示す環境において、右耳マイク１４ｂで検出された騒音の時間軸波形を示した図である。 図１４Ａは、左耳マイク１４ａの検出信号ｅ_Ｌを用いて制御した場合の右耳マイク１４ｂの検出信号ｅ_Ｒの周波数特性を示す図である。 図１４Ｂは、右耳マイク１４ｂの検出信号ｅ_Ｒを用いて制御した場合の左耳マイク１４ａの検出信号ｅ_Ｌの周波数特性を示す図である。 図１５は、図１２に示す構成に対してマイク判定部３１および切り替え制御部３２を新たに追加した構成を示す図である。 図１６は、制御時および非制御時における左耳マイク１４ａの検出信号ｅ_Ｌおよび右耳マイク１４ｂの検出信号ｅ_Ｒの周波数分析結果を示す図である。 図１７は、図１２および図１５に示した構成において、第２の実施形態で説明したエコーキャンセル部２６を新たに備える構成を示す図である。 図１８は、第１の実施形態に係る騒音制御装置を利用した第１の利用形態の構成を示す図である。 図１９は、第２の実施形態に係る騒音制御装置をさらに発展させた第２の利用形態の構成を示す図である。 図２０は、従来のノイズキャンセルヘッドホンの構成を示す図である。 図２１は、図２０に示したノイズキャンセルヘッドホンの構成を信号処理系のブロックで示した図である。 図２２は、騒音低減機能とオーディオ信号出力機能とを組み合わせた構成を示す図である。 図２３は、騒音低減効果を維持可能な周波数帯域を拡大するノイズキャンセルヘッドホンの構成を示す図である。

符号の説明

１１ ヘッドバンド
１２ａ 左耳ケース
１２ｂ 右耳ケース
１３ａ 左耳スピーカ
１３ｂ 右耳スピーカ
１４ａ 左耳マイク
１４ｂ 右耳マイク
１４ｃ 外部マイク
１５、１５ａ、１５ｂ、１５ｃ 制御部
１５１ フィードバック制御フィルタ
１５２ 反転器
１５３ エコーキャンセルフィルタ
１５４、２０、２７、３４ 減算器
１５５ フィルタードＸフィルタ
１５６ 係数更新部
１５７ 適応フィルタ
１５８、１５９ ローパスフィルタ
１６ フィードフォワード制御部
１７、２１ａ、２１ｂ 加算器
１８ オーディオ信号出力部
１９ オーディオ信号キャンセル部
２５ａ 左耳高域制御部
２５ｂ 右耳高域制御部
２６ エコーキャンセル部
３０、３３ 切り替え部
３１ マイク判定部
３２ 切り替え制御部

まず、本発明の各実施形態に係る騒音制御装置について説明する前に、本発明の概念について説明する。ヘッドホン装置などにおいて、ユーザの左耳および右耳近傍には、それぞれ音響的に独立した空間が形成される。このような空間に対し、左耳近傍に形成される空間に到来する騒音と右耳近傍に形成される空間に到来する騒音との相関を、コヒーレンス関数を用いて求めてみる。

コヒーレンス関数とは、２つの騒音についての相関の度合いを示す関数である。具体的には、コヒーレンス関数をγ^２（ｆ）とし、左耳近傍での騒音に基づく騒音信号Ｎ_ＬのパワースペクトルをＳ_ＬＬ（ｆ）、右耳近傍での騒音に基づく騒音信号Ｎ_ＲのパワースペクトルをＳ_ＲＲ（ｆ）、騒音信号Ｎ_ＬおよびＮ_ＲのクロススペクトルをＳ_ＬＲ（ｆ）とすると、コヒーレンス関数γ^２（ｆ）は式（３）で表される。ただし、ｆは周波数である。

式（３）に基づいてコヒーレンス関数を算出すると、図１に示す結果となった。図１は、コヒーレンス関数の算出結果の一例を示す図である。図１に示す結果では、コヒーレンス関数の値は、騒音の周波数が低くなるにつれて大きくなっている。ここで、コヒーレンス関数の値が大きいほど、２つの騒音の相関は高い。したがって図１に示す結果より、左耳近傍での騒音と右耳近傍での騒音の相関は、周波数が低くなるにつれて高くなっていることがわかった。なお、図１に示す結果では、特に１００Ｈｚ以下の低周波数帯域において相関が極めて高くなっている。

このように、ユーザの左耳および右耳近傍にそれぞれ形成された音響的に独立した空間に対し、左耳近傍での騒音と右耳近傍での騒音の相関が、周波数が低くなるにつれて高くなることを発見した。そしてこの発見は、いずれか一方の空間に到来した騒音をキャンセルするためのキャンセル信号を他方の空間に利用しても、他方の空間に到来する騒音のうち、低周波数帯域の騒音をキャンセルすることができることを意味するものである。つまり、この発見は、いずれか一方の空間に到来した騒音をキャンセルするためのキャンセル信号を他方の空間に利用しても、他方の空間に到来する騒音を十分に低減させることができることを意味するものである。

そこで、本発明においては、ユーザの左耳および右耳近傍にそれぞれ形成された音響的に独立した空間に対し、いずれか一方の空間に到来した騒音をキャンセルするためのキャンセル信号を他方の空間にも利用する。つまり、本発明においては、音響的に独立した２つの空間に対して、キャンセル信号を生成する制御部を共用する。これにより、本発明によれば、騒音低減効果を十分に発揮しつつも、演算量が多い制御部を削減することができる。その結果、制御部における処理を１つの演算処理回路で処理する場合であっても、制御部での入出力遅延を大きくすることのない騒音制御装置を提供することができる。

（第１の実施形態）
以下、図面を参照して本発明における第１の実施形態に係る騒音制御装置について説明する。まず、図２を参照して本実施形態に係る騒音制御装置の構成について説明する。図２は、第１の実施形態に係る騒音制御装置の構成を示す図である。なお、図２は本実施形態に係る騒音制御装置をヘッドホン装置に適用した場合の構成を示している。また、図２、および後述する図３、図７、図８はユーザ１０の頭部上方から見た図であり、ユーザ１０は紙面に向かって上を向いている。

図２において、騒音制御装置は、ヘッドバンド１１、左耳ケース１２ａ、右耳ケース１２ｂ、左耳スピーカ１３ａ、右耳スピーカ１３ｂ、左耳マイク１４ａ、および制御部１５を備える。左耳ケース１２ａはユーザ１０の左耳近傍に配置され、左耳ケース１２ａ内には空間が形成される。右耳ケース１２ｂはユーザ１０の右耳近傍に配置され、右耳ケース１２ｂ内には空間が形成される。左耳ケース１２ａおよび右耳ケース１２ｂは、ヘッドバンド１１によって連結されている。左耳スピーカ１３ａは左耳ケース１２ａ内に配置される。右耳スピーカ１３ｂは右耳ケース１２ｂ内に配置される。左耳スピーカ１３ａは右耳スピーカ１３ｂと同じ特性を有するスピーカである。左耳マイク１４ａは左耳ケース１２ａ内に配置される。

左耳ケース１２ａおよび右耳ケース１２ｂ内に形成された空間は、音響的に独立している。音響的に独立しているとは、上述したように、一方の空間と他方の空間との間における電気音響伝達関数のゲインが十分小さい音響状態を意味する。換言すれば、一方の空間に配置されたスピーカから放射された音が他方の空間に到来したとき、他方の空間に到来する音のレベルが十分小さい音響状態を意味する。音響的に独立している空間の例としては、例えば図２に示したヘッドホン装置における一方の耳近傍に形成される空間と、他方の耳近傍に形成される空間とが挙げられる。また例えば、壁等で仕切られた隣り合う部屋に形成される空間などが挙げられる。

次に、本実施形態に係る騒音制御装置の動作について説明する。左耳マイク１４ａは、左耳ケース１２ａ内に到来する騒音を検出する。左耳マイク１４ａは、検出した騒音に基づく騒音信号を検出信号ｅ_Ｌとして制御部１５に出力する。制御部１５は、検出信号ｅ_Ｌのレベルが小さくなるように制御するための制御信号を、検出信号ｅ_Ｌに基づいて生成する。制御部１５は、生成した制御信号を左耳スピーカ１３ａおよび右耳スピーカ１３ａにそれぞれ出力する。このように、本実施形態に係る騒音制御装置は、音響的に独立した２つの空間に対して、１つの制御部１５を共用している。

左耳近傍では、制御部１５で生成された制御信号に基づく音が左耳スピーカ１３ａから出力される。この結果、左耳近傍では、制御信号に基づく音と騒音とがキャンセルされる。このように、制御信号は、騒音をキャンセルするキャンセル信号である。

左耳近傍において、制御信号に基づく音と騒音とが完全にキャンセルされない場合、制御信号に基づく音と騒音とを合成したときの残差成分である制御誤差が左耳マイク１４ａで検出される。左耳マイク１４ａは、制御誤差に基づく誤差信号を検出信号ｅ_Ｌとして制御部１５に出力する。このように左耳近傍では、左耳マイク１４ａ、制御部１５、および左耳スピーカ１３ａによって、フィードバックループが形成されることとなる。そしてこのフィードバックループによって、騒音制御装置は制御誤差が減衰するように動作する。

右耳近傍では、左耳近傍で出力された制御信号に基づく音と同じ音が右耳スピーカ１３ｂから出力される。右耳ケース１２ｂ内には、図１に示したように、左耳ケース１２ａ内に到来する騒音と低周波数帯域において相関が高い騒音が到来している。このため、右耳近傍では、左耳近傍で出力された制御信号に基づく音によって、相関が高い低周波数帯域の騒音がキャンセルされる。このように、制御部１５は、左耳および右耳近傍に対して共通のキャンセル信号を生成するものであり、本発明における第１の信号生成手段に相当するものである。

なお、本実施形態に係る騒音制御装置は、左耳マイク１４ａにおいて検出された検出信号ｅ_Ｌを増幅するためのマイクアンプや、左耳スピーカ１３ａおよび右耳スピーカ１３ｂを駆動できるように制御部１５の制御信号を増幅するためのスピーカアンプなども備えているが、図２では省略している。

次に、図３を参照して制御部１５の構成および処理について詳細に説明する。図３は、図２に示した騒音制御装置の構成例を信号処理上のブロックで示した図である。図３において、図２に示した符号と同じ符号の構成部は同じ機能を有するとし、説明は省略する。

左耳ケース１２ａ内のブロック１２１ａは、左耳スピーカ１３ａの入力から左耳マイク１４ａの出力までの電気音響伝達関数Ｈ_Ｌを示すブロックである。右耳ケース１２ｂ内のブロック１２１ｂは、右耳スピーカ１３ｂの入力から右耳マイク１４ｂの出力までの電気音響伝達関数Ｈ_Ｒを示すブロックである。加算器１２２ａは、ブロック１２１ａの出力信号と、左耳ケース１２ａ内に到来する騒音を示す騒音信号Ｎ_Ｌとを加算する。加算器１２２ａから出力される信号は、上述した検出信号ｅ_Ｌである。

制御部１５は、フィードバック制御フィルタ１５１および反転器１５２で構成される。フィードバック制御フィルタ１５１には、伝達関数Ｃ_Ｌを示すフィルタ係数が設定されている。加算器１２２ａから出力された検出信号ｅ_Ｌは、フィードバック制御フィルタ１５１に入力される。反転器１５２は、フィードバック制御フィルタ１５１の出力信号の位相を反転させる。反転器１５２の出力信号は、ブロック１２１ａおよびブロック１２１ｂにそれぞれ入力される。ここで、騒音信号Ｎ_Ｌから検出信号ｅ_Ｌへの伝達関数は式（４）で表される。

なお、フィードバック制御フィルタ１５１の伝達関数Ｃ_Ｌは、式（５）に示すように、左耳での電気音響伝達関数Ｈ_Ｌの逆特性となるように設定される。ただし、αは周波数一定のフィルタゲインを示す。

ここで、左耳ケース１２ａ内に騒音が到来すると、左耳マイク１４ａは式（１）から明らかなようにＮ_Ｌ／（１＋Ｃ_Ｌ×Ｈ_Ｌ）を検出信号ｅ_Ｌとして出力する。フィードバック制御フィルタ１５１には、検出信号ｅ_Ｌが入力される。このとき、フィードバック制御フィルタ１５１において生成される制御信号は、Ｃ_Ｌ×Ｎ_Ｌ／（１＋Ｃ_Ｌ×Ｈ_Ｌ）となる。伝達関数Ｃ_Ｌは式（５）に示すように設定されているので、制御信号は、Ｎ_Ｌ／（Ｈ_Ｌ×（１＋１／α））となる。制御信号は、反転器１５２で反転された後、ブロック１２１ａに入力される。したがって、左耳スピーカ１３ａからは、−Ｈ_Ｌ×Ｎ_Ｌ／（Ｈ_Ｌ×（１＋１／α））＝−Ｎ_Ｌ／（１＋１／α）となるキャンセル音が左耳近傍に放射されることとなる。その結果、フィルタゲインαが大きいほどキャンセル音が−Ｎ_Ｌに近くなり、左耳近傍に到来する騒音がキャンセルされる。

一方、右耳スピーカ１３ｂからは、−Ｈ_Ｒ×Ｎ_Ｌ／（Ｈ_Ｌ×（１＋１／α））となるキャンセル音が右耳近傍に放射されることとなる。ここで、左耳スピーカ１３ａと右耳スピーカ１３ｂは同じ特性を有する。すなわちＨ_Ｌ≒Ｈ_Ｒの関係が成り立つ。また、図１で示したように低周波数帯域の騒音についてはＮ_Ｌ≒Ｎ_Ｒという関係式が成り立つ。また、フィルタゲインαが大きく、１／α≒０という関係式が成り立つとする。これらにより、低周波数帯域の騒音については式（６）が成り立つ。その結果、右耳近傍については、低周波数帯域の騒音がキャンセルされる。

以上のように、本実施形態に係る騒音制御装置は、音響的に独立した２つの空間に対して、１つの制御部１５で生成される共通の制御信号を用いて騒音を低減する制御を行う。つまり、本実施形態に係る騒音制御装置は、音響的に独立した２つの空間に対して制御部１５を共用している。ここで、音響的に独立した２つの空間にそれぞれ到来する騒音は、図１に示したように低周波数帯域において相関が高くなる。したがって、左耳ケース１２ａ内に到来する騒音に対しては、全周波数帯域の騒音をキャンセルすることができ、右耳ケース１２ｂ内に到来する騒音に対しては、低周波数帯域の騒音をキャンセルすることができる。つまり、音響的に独立した２つの空間に対して制御部１５を共用しても、音響的に独立した２つの空間にそれぞれ到来する騒音を十分に低減することができる。これにより、本実施形態に係る騒音制御装置によれば、騒音低減効果を十分に発揮しつつも、演算量が多い制御部１５を１つに削減することができる。その結果、本実施形態によれば、制御部１５における処理を１つの演算処理回路で処理する場合であっても、制御部１５での入出力遅延を大きくすることのない騒音制御装置を提供することができる。

また本実施形態に係る騒音制御装置は、音響的に独立した２つの空間に対して制御を行っている。したがって、本実施形態に係る騒音制御装置においては、右耳スピーカ１３ｂから左耳マイク１４ａへのキャンセル音の漏れ（クロストーク）を考慮する必要がない。これにより、本実施形態に係る騒音制御装置によれば、キャンセル音の漏れを制御するための回路を設ける必要がないというメリットがある。

なお、図３で説明した制御部１５の処理では、右耳近傍に、左耳近傍で出力された制御信号に基づく音と同じ音が出力されるとした。したがって右耳近傍には、低周波数帯域以外の相関の低いキャンセル音も出力されている。ここで、相関が低い周波数帯域のキャンセル音が右耳近傍に出力される場合、キャンセル音の周波数が高いために、キャンセル音が右耳ケース１２ｂに到来する騒音と同振幅かつ逆位相にならなくなる場合がある。キャンセル音が右耳ケース１２ｂに到来する騒音と同振幅かつ逆位相にならない場合、その周波数帯域においてキャンセル音が騒音を増加させる方向に重畳されてしまう。つまり、ユーザ１０は、その周波数帯域において騒音が増加したと感じてしまう。したがってこの場合、図１に示したコヒーレンス関数の周波数特性に応じた特性を有する制御信号を制御部１５に生成させるようにすれば、より好ましい。キャンセル音の周波数特性がコヒーレンス関数の周波数特性に応じた特性となるので、制御回路を新たに設けることなく、ユーザ１０が感じる騒音の増加を回避することができる。

なお、コヒーレンス関数の周波数特性に応じた特性とは、周波数が低くなるにつれて制御信号のレベルが大きくなる特性である。このような特性としては、例えばコヒーレンス関数の周波数特性そのものを模擬した特性であってもよいし、所定の周波数を基準周波数として、基準周波数以下の周波数ではレベルが一定値となり、基準周波数より周波数が高くなるにつれて一定値からレベルが減衰していく特性などであってもよい。

図４は、コヒーレンス関数の周波数特性に応じた特性を有する制御信号を制御部１５が生成した場合の騒音低減効果を示す図である。図４では、１５０Ｈｚを基準周波数として、１５０Ｈｚ以下の周波数ではレベルが一定値となり、１５０Ｈｚより周波数が高くなるにつれて一定値からレベルが減衰していく特性を有する制御信号を用いている。図４のうちの図４Ａは、左耳近傍の騒音低減効果を示す図である。図４Ｂは、右耳近傍の騒音低減効果を示す図である。図４Ａに示すように、左耳近傍においては、１５０Ｈｚ以下の低周波数帯域において制御時の騒音のレベルが非制御時に比べて十分に低減していることがわかる。また図４Ｂに示すように、右耳近傍においても、１５０Ｈｚ以下の周波数帯域において制御時の騒音のレベルが非制御時に比べて低減していることがわかる。右耳近傍においては、低減したレベルの量が左耳近傍よりは劣るものの、１０ｄＢ以上の十分な騒音低減効果が得られることがわかる。

なお、上述した制御部１５の構成は、図３に示した構成に限定されない。制御部１５は、図５に示すように、エコーキャンセルフィルタ１５３および減算器１５４をさらに備える構成であってもよい。図５は、図３に示す制御部１５の他の構成例を示す図である。エコーキャンセルフィルタ１５３は、ハウリングに寄与するエコーをキャンセルするフィルタである。エコーキャンセルフィルタ１５３には、伝達関数Ｅ_Ｌを示すフィルタ係数が設定されている。減算器１５４は、加算器１２２ａから出力される検出信号ｅ_Ｌから、エコーキャンセルフィルタ１５３の出力信号を減算する。減算器１５４の出力信号は、フィードバック制御フィルタ１５１に入力される。反転器１５２の出力信号は、エコーキャンセルフィルタ１５３、ブロック１２１ａおよび１２１ｂにそれぞれ入力される。ここで、騒音信号Ｎ_Ｌから検出信号ｅ_Ｌへの伝達関数は式（７）で表される。

ここで、エコーキャンセルフィルタ１５３の伝達関数Ｅ_Ｌは、左耳での電気音響伝達関数Ｈ_Ｌを模擬するように設定される。この場合、式（７）の分母が１となり、制御部１５が常時安定に動作することとなる。さらに、フィードバック制御フィルタ１５１の伝達関数Ｃ_Ｌは、式（５）に示したように、左耳での電気音響伝達関数Ｈ_Ｌの逆特性となるように設定される。この場合、式（７）の右辺は０となり、左耳近傍の騒音がキャンセルされる。このように、制御部１５を図５に示した構成にすることで、フィードバックループの安定化が図れる。その結果、ハウリングなどの発振に伴う異音の発生を抑えることができる。

また、上述した制御部１５の構成は、図６に示す構成であってもよい。図６は、図３に示す制御部１５の他の構成例を示す図である。図６において、制御部１５は、フィルタードＸフィルタ１５５、係数更新部１５６、適応フィルタ１５７、および反転器１５２を備える。フィルタードＸフィルタ１５５は、電気音響伝達関数Ｈ_Ｌを模擬したフィルタ係数が設定されるフィルタである。係数更新部１５６は、ＬＭＳアルゴリズムに基づいてフィルタ係数を逐次算出し、適応フィルタ１５７に設定されるフィルタ係数を更新する。適応フィルタ１５７は、自身に設定されたフィルタ係数を逐次変更することが可能なフィルタである。なお、図６に示した制御部１５の各構成部は、デジタル回路で構成されているとする。制御部１５の各構成部をデジタル回路で構成した場合、制御部１５は、図６には示していないが、アナログ／デジタル変換器、デジタル／アナログ変換器、およびアンチエイリアスフィルタなども備えることとなる。

係数更新部１５６は、加算器１２２ａから出力される検出信号ｅ_Ｌのレベルが小さくなるように、式（８）で表される更新式によってフィルタ係数を逐次算出する。

ただし、ｗ（ｋ）はサンプリング時刻ｋにおけるフィルタ係数ベクトル、μは適応ステップサイズ、ｅ_Ｌ（ｋ）はサンプリング時刻ｋにおける検出信号、ｘ（ｋ）はサンプリング時刻ｋにおける入力ベクトルである。ｘ（ｋ）は、フィルタードＸフィルタ１５５の出力信号をサンプリング時刻ｋ−ｍ＋１からｋまでについてベクトル化したものである（ｍは適応フィルタ１５７のフィルタタップ数）。係数更新部１５６において算出されたフィルタ係数は、適応フィルタ１５７のフィルタ係数として設定される。係数更新部１５６は、検出信号ｅ_Ｌが小さくなり収束した時点で算出処理を終了する。この終了時点で適応フィルタ１５７に設定されるフィルタ係数を用いれば、図３で説明した処理と同様に、左右両耳近傍の騒音を低減することができる。なお、図６に示す構成に対し、図５に示したエコーキャンセルフィルタ１５３および減算器１５４をさらに追加してもよい。

なお、図２に示した騒音制御装置では、騒音を検出するマイクである左耳マイク１４ａを左耳ケース１２ａ内に配置していたがこれに限定されない。騒音を検出するマイクが、左耳ケース１２ａ内ではなく、右耳ケース１２ｂ内に配置されてもよい。この場合、図３に示した制御部１５を構成するフィードバック制御フィルタ１５１のフィルタ係数は、右耳での電気音響伝達関数Ｈ_Ｒの逆特性となるように設定される。

また、図２に示した騒音制御装置では、騒音制御装置をヘッドホン装置に適用していたが、これに限定されない。本実施形態に係る騒音制御装置は、音響的に独立した空間に到来する騒音を低減させることを必要とする装置であれば、いずれの装置に適用されてもよい。

また、図２に示した騒音制御装置では、音響的に独立した空間として、左耳ケース１２ａおよび右耳ケース１２ｂ内の２つの空間を想定していたが、空間は２つに限定されない。音響的に独立した空間が３つ以上あってもよい。この場合、それぞれの空間にはスピーカが配置され、少なくとも１つの空間にはマイクが配置される。そして制御部１５は１つだけ設けられる。制御部１５は、マイクで検出された騒音をキャンセルするための制御信号を生成し、各空間に配置されたスピーカに対して共通の制御信号をそれぞれ出力する。

また、図２に示した騒音制御装置では、左耳ケース１２ａ内に配置された左耳マイク１４ａの検出信号ｅ_Ｌを用いるフィードバック制御のみで、騒音をキャンセルする制御を行っていた。これに対し、図２に示した騒音制御装置が、図７に示すように、外部マイク１４ｃ、フィードフォワード制御部１６、および加算器１７をさらに備えていてもよい。図７は、図２に示した騒音制御装置が外部マイク１４ｃ、フィードフォワード制御部１６、および加算器１７をさらに備えた構成を示す図である。

外部マイク１４ｃは、左耳ケース１２ａの外部に配置される。左耳ケース１２ａの外部の空間は、音響的に独立した空間ではなく、騒音源が存在する空間である。外部マイク１４ｃは、左耳ケース１２ａの外部の騒音を検出する。つまり、外部マイク１４ｃは、騒音源から到来する騒音を検出する。外部マイク１４ｃは、検出した外部の騒音に基づく外部騒音信号を外部検出信号ｅ_ｏとしてフィードフォワード制御部１６に出力する。フィードフォワード制御部１６は、設定された伝達関数Ｇを示すフィルタ係数に基づいて、外部検出信号ｅ_ｏをキャンセルするキャンセル信号を制御信号として生成する。このように、フィードフォワード制御部１６は、外部の騒音をキャンセルするキャンセル信号を生成するものであり、本発明における第２の信号生成手段に相当するものである。

フィードフォワード制御部１６の伝達関数Ｇは、外部マイク１４ｃの位置から左耳マイク１４ａの位置までの電気音響伝達関数をＨとしたとき、式（９）を満足するように設計されればよい。なお、式（９）中のＨ_Ｌは、左耳スピーカ１３ａの入力から左耳マイク１４ａの出力までの電気音響伝達関数である。

式（９）からわかるように、フィードフォワード制御部１６の伝達関数Ｇは、Ｇ＝−Ｈ／Ｈ_Ｌと設定されればよい。このような構成にすることで、フィードバック制御による騒音低減効果に対し、フィードフォワード制御による騒音低減効果がさらに加わることとなる。その結果、騒音低減効果をさらに大きくすることができる。

また、図２に示した騒音制御装置では、騒音を低減する機能のみを有する構成としたが、オーディオ信号出力機能と組み合わせた構成にしてもよい。図８は、騒音を低減する機能とオーディオ信号出力機能とを組み合わせた構成を示す図である。図８において、図２に示した符号と同じ符号の構成部は同じ機能を有するとし、説明は省略する。

図８に示す構成は、図２に示した構成に対し、オーディオ信号出力部１８、オーディオ信号キャンセル部１９、減算器２０、加算器２１ａおよび２１ｂが追加された構成である。オーディオ信号出力部１８は、音楽等のステレオオーディオ信号を出力する。図８では、オーディオ信号出力部１８は、左耳へのオーディオ信号Ａ_Ｌと右耳へのオーディオ信号Ａ_Ｒとを出力している。オーディオ信号キャンセル部１９は、電気音響伝達関数Ｈ_Ｌを模擬する伝達関数を示すフィルタ係数に基づいて、オーディオ信号Ａ_Ｌをキャンセルするキャンセル信号を生成する。このように、オーディオ信号キャンセル部１９は、オーディオ信号Ａ_Ｌをキャンセルするキャンセル信号を生成するものであり、本発明における第４の信号生成手段に相当するものである。減算器２０は、検出信号ｅ_Ｌから、オーディオ信号Ａ_Ｌをキャンセルするキャンセル信号を減算する。減算器２０の出力信号は、制御部１５に入力される。制御部１５から出力される制御信号は、加算器２１ａにおいてオーディオ信号Ａ_Ｌと加算される。加算器２１ａの出力信号は、左耳スピーカ１３ａに入力される。左耳スピーカ１３ａは、制御信号およびオーディオ信号Ａ_Ｌに基づく音を出力する。同様に、制御部１５から出力される制御信号は、加算器２１ｂにおいてオーディオ信号Ａ_Ｒと加算される。加算器２１ｂの出力信号は、右耳スピーカ１３ｂに入力される。右耳スピーカ１３ｂは、制御信号およびオーディオ信号Ａ_Ｒに基づく音を出力する。

ここで、左耳マイク１４ａからの検出信号ｅ_Ｌには、オーディオ信号Ａ_Ｌが含まれる。しかしながら、減算器２０は、検出信号ｅ_Ｌから、オーディオ信号Ａ_Ｌをキャンセルするキャンセル信号を減算する。したがって、制御部１５にはオーディオ信号Ａ_Ｌが入力されないこととなり、制御部１５では図３で説明した処理と同様の処理が行われる。

このように図８に示す構成によれば、騒音の低減とステレオオーディオ信号の再生とを同時に行うことができる。また、図８に示す構成によれば、オーディオ信号に影響を与えることなく、両耳近傍にそれぞれ到来する騒音を低減することができる。なお、オーディオ信号出力部１８は、ステレオオーディオ信号を出力するだけでなく、モノラル信号を両耳に出力するものであってもよい。また、オーディオ信号出力部１８は、ＤＶＤコンテンツ等のマルチチャンネルオーディオ信号をダウンミックスして両耳に出力するものであってもよい。

（第２の実施形態）
以下、図面を参照して本発明の第２の実施形態に係る騒音制御装置について説明する。上述した電気音響伝達関数Ｈ_ＬおよびＨ_Ｒには、通常、高周波数帯域において位相遅れが存在する。このため、第１の実施形態で説明した制御部１５の伝達関数Ｃ_Ｌを電気音響伝達関数Ｈ_Ｌの逆特性に設定していても、高周波数帯域においては逆特性とならず、騒音低減効果が悪化する場合がある。そこで本実施形態では、電気音響伝達関数の位相が遅れる所定の周波数より高い高周波数帯域については、位相が遅れた電気音響伝達関数に基づくフィルタ係数を設定した高域制御部を別に用いて制御を行う。

以下、図９を参照して第２の実施形態に係る騒音制御装置の構成について説明する。図９は、第２の実施形態に係る騒音制御装置の構成を示す図である。図９において、図２に示した第１の実施形態に係る騒音制御装置と同じ符号で示した構成部は同じ機能を有するとし、詳細な説明は省略する。また、図９、および後述する図１１はユーザ１０の頭部上方から見た図であり、ユーザ１０は紙面に向かって上を向いている。

図９において、騒音制御装置は、ヘッドバンド１１、左耳ケース１２ａ、右耳ケース１２ｂ、左耳スピーカ１３ａ、右耳スピーカ１３ｂ、左耳マイク１４ａ、右耳マイク１４ｂ、制御部１５ａ、加算器２１ａおよび２１ｂ、左耳高域制御部２５ａ、および右耳高域制御部２５ｂを備える。図９に示す構成は、図２に示した第１の実施形態に対し、右耳マイク１４ｂ、加算器２１ａおよび２１ｂ、左耳高域制御部２５ａ、および右耳高域制御部２５ｂを新たに備える点で異なる。また、図２に示した第１の実施形態に係る制御部１５が、制御部１５ａに入れ替わっている点でも異なる。このうち、右耳マイク１４ｂは、右耳ケース１２ｂ内に配置され、ユーザ１０の左耳近傍に形成された空間に到来する騒音を検出する。

次に、本実施形態に係る騒音制御装置の動作について説明する。左耳マイク１４ａは、左耳ケース１２ａ内に到来する騒音を検出する。左耳マイク１４ａは、検出した騒音に基づく騒音信号を検出信号ｅ_Ｌとして、制御部１５ａおよび左耳高域制御部２５ａにそれぞれ出力する。制御部１５ａは、検出信号ｅ_Ｌのレベルが小さくなるように制御するための、所定の周波数以下の周波数を有する制御信号を、検出信号ｅ_Ｌに基づいて生成する。つまり、制御部１５ａは、左耳ケース１２ａ内に到来する所定の周波数以下の騒音をキャンセルするためのキャンセル信号を生成する。ここで、所定の周波数とは、電気音響伝達関数Ｈ_Ｌの位相遅れが生じる周波数よりも低い周波数である。制御部１５ａは、生成した制御信号を加算器２１ａおよび２１ｂにそれぞれ出力する。左耳高域制御部２５ａは、検出信号ｅ_Ｌのレベルが小さくなるように制御するための、所定の周波数より高い周波数を有する制御信号を、検出信号ｅ_Ｌに基づいて生成する。つまり、左耳高域制御部２５ａは、左耳ケース１２ａ内に到来する所定の周波数より高い騒音をキャンセルするためのキャンセル信号を生成する。左耳高域制御部２５ａは、生成した制御信号を加算器２１ａに出力する。加算器２１ａは、制御部１５ａで生成された制御信号と、左耳高域制御部２５ａで生成された制御信号とを加算する。加算器２１ａで加算された信号は、左耳スピーカ１３ａに入力される。左耳スピーカ１３ａは、制御部１５ａで生成された制御信号と、左耳高域制御部２５ａで生成された制御信号とに基づく音を出力する。この結果、左耳近傍では、各制御信号に基づく音と騒音とがキャンセルされる。

左耳近傍において、各制御信号に基づく音と騒音とが完全にキャンセルされない場合、各制御信号に基づく音と騒音とを合成したときの残差成分である制御誤差が左耳マイク１４ａで検出される。左耳マイク１４ａは、制御誤差に基づく誤差信号を検出信号ｅ_Ｌとして、制御部１５ａおよび左耳高域制御部２５ａにそれぞれ出力する。このように左耳近傍では、左耳マイク１４ａ、制御部１５ａ、加算器２１ａ、および左耳スピーカ１３ａによるフィードバックループが形成されることとなる。さらに、左耳近傍では、左耳マイク１４ａ、左耳高域制御部２５ａ、加算器２１ａ、および左耳スピーカ１３ａによるフィードバックループも形成されることとなる。これら２つのフィードバックループによって、騒音制御装置は第１の実施形態と比べて左耳近傍での制御誤差がさらに減衰するように動作する。

右耳近傍では、右耳マイク１４ｂが右耳ケース１２ｂ内に到来する騒音を検出する。右耳マイク１４ｂは、検出した騒音に基づく騒音信号を検出信号ｅ_Ｒとして、右耳高域制御部２５ｂに出力する。右耳高域制御部２５ｂは、検出信号ｅ_Ｒのレベルが小さくなるように制御するための、所定の周波数より高い周波数を有する制御信号を、検出信号ｅ_Ｒに基づいて生成する。つまり、右耳高域制御部２５ｂは、右耳ケース１２ｂ内に到来する所定の周波数より高い騒音をキャンセルするためのキャンセル信号を生成する。右耳高域制御部２５ｂは、生成した制御信号を加算器２１ｂに出力する。加算器２１ｂは、制御部１５ａで生成された制御信号と、右耳高域制御部２５ｂで生成された制御信号とを加算する。加算器２１ｂで加算された信号は、右耳スピーカ１３ｂに入力される。右耳スピーカ１３ｂは、制御部１５ａで生成された制御信号と、右耳高域制御部２５ｂで生成された制御信号とに基づく音を出力する。ここで、右耳ケース１２ｂ内には、図１に示したように、左耳ケース１２ａ内に到来する騒音と低周波数帯域において相関が高い騒音が到来している。このため、右耳近傍では、制御部１５ａで生成された制御信号に基づく音によって、相関が高い低周波数帯域の騒音がキャンセルされる。右耳高域制御部２５ｂで生成された制御信号に基づく音と、当該制御信号が有する周波数帯域の騒音とがキャンセルされる。このように、制御部１５ａは、左耳および右耳近傍に対して共通のキャンセル信号を生成するものであり、本発明における第１の信号生成手段に相当するものである。また、左耳高域制御部２５ａおよび右耳高域制御部２５ｂは、高周波数帯域の騒音をキャンセルするキャンセル信号を生成するものであり、本発明における第３の信号生成手段に相当するものである。また、制御部１５ａは、左耳および右耳にそれぞれ形成された空間に対して１つだけ存在するものである。また、左耳高域制御部２５ａおよび右耳高域制御部２５ｂは、左耳および右耳に形成された２つの空間にそれぞれ対応して存在するものである。

右耳近傍において、各制御信号に基づく音と騒音とが完全にキャンセルされない場合、各制御信号に基づく音と騒音とを合成したときの残差成分である制御誤差が右耳マイク１４ｂで検出される。右耳マイク１４ｂは、制御誤差に基づく誤差信号を検出信号ｅ_Ｒとして、右耳高域制御部２５ｂに出力する。このように右耳近傍では、右耳マイク１４ｂ、右耳高域制御部２５ｂ、加算器２１ｂ、および右耳スピーカ１３ｂによるフィードバックループが形成されることとなる。このフィードバックループによって、騒音制御装置は右耳近傍での制御誤差が減衰するように動作する。

次に、図１０を参照して制御部１５ａの構成について説明する。図１０は、制御部１５ａの構成を示す図である。なお、図１０では、一例として適応フィルタを用いて制御部１５ａを実現した構成を示している。図１０に示す制御部１５ａの構成は、図６に示した制御部１５の構成に対し、ローパスフィルタ１５８および１５９を追加した構成である。ローパスフィルタ１５８は、フィルタードＸフィルタ１５５の出力信号のうち、所定の周波数より高い高域成分を減衰させる。ローパスフィルタ１５９は、左耳マイク１４ａの出力信号のうち、所定の周波数より高い高域成分を減衰させる。このため、係数更新部１５６においては、所定の周波数より高い高域成分のフィルタ係数が更新され難くなる。これにより、係数更新部１５６で算出されるフィルタ係数を、所定の周波数以下の低周波数帯域のみゲインを持つようなフィルタ係数に収束させることができる。係数更新部１５６で算出されたフィルタ係数は、適応フィルタ１５７のフィルタ係数として設定される。したがって、制御部１５ａにおいて生成される制御信号は、電気音響伝達関数の逆特性を有するフィルタ係数に基づいて生成される信号となり、所定の周波数以下の周波数を有する信号となる。

左耳高域制御部２５ａおよび右耳高域制御部２５ｂは、図１０で示した制御部１５ａの構成のうち、ローパスフィルタ１５８および１５９を、それぞれハイパスフィルタに入れ替えることにより実現される。各ハイパスフィルタは、入力される信号のうち、所定の周波数以下の低域成分を減衰させる。このため、係数更新部１５６においては、所定の周波数以下の低域成分のフィルタ係数が更新され難くなる。また、係数更新部１５６においては、所定の周波数より高い高周波数帯域において位相が遅れた電気音響伝達関数の逆特性を有するフィルタ係数が更新されることとなる。これにより、係数更新部１５６で算出されるフィルタ係数を、位相が遅れた電気音響伝達関数の逆特性を有する、所定の周波数より高い高周波数帯域のみゲインを持つようなフィルタ係数に収束させることができる。係数更新部１５６で算出されたフィルタ係数は、適応フィルタ１５７のフィルタ係数として設定される。したがって、左耳高域制御部２５ａにおいて生成される制御信号は、位相が遅れた電気音響伝達関数Ｈ_Ｌの逆特性を有するフィルタ係数に基づいて生成される信号となり、所定の周波数より高い周波数を有する信号となる。また、右耳高域制御部２５ｂにおいて生成される制御信号は、位相が遅れた電気音響伝達関数Ｈ_Ｒの逆特性を有するフィルタ係数に基づいて生成される信号となり、所定の周波数より高い周波数を有する信号となる。

以上のように、本実施形態に係る騒音制御装置は、電気音響伝達関数の位相が遅れる所定の周波数より高い高周波数帯域については、位相が遅れた電気音響伝達関数に基づくフィルタ係数を設定した左耳高域制御部２５ａおよび右耳高域制御部２５ｂを用いて別に制御を行う。つまり、制御部１５ａと、左耳高域制御部２５ａおよび右耳高域制御部２５ｂとによって周波数帯域を分けて制御信号を生成する。これにより、電気音響伝達関数の位相遅れに対応した最適な制御を行うことができる。その結果、第１の実施形態に対して、騒音低減効果を発揮する周波数帯域をさらに拡大することができる。また本実施形態に係る騒音制御装置によれば、制御部１５ａが所定の周波数以下の制御信号を生成するだけでよくなるので、第１の実施形態の制御部１５よりも処理負担を軽減させることができる。

なお、図９に示した騒音制御装置の構成に対し、図１１に示すように、エコーキャンセル部２６および減算器２７をさらに追加してもよい。図１１は、図９に示した騒音制御装置の構成に対し、エコーキャンセル部２６および減算器２７をさらに追加した構成を示す図である。エコーキャンセル部２６は、ハウリングに寄与するエコーをキャンセルするものであり、図５に示したエコーキャンセルフィルタ１５３と同様の機能を有する。エコーキャンセル部２６には、伝達関数Ｅ_Ｌを示すフィルタ係数が設定されている。伝達関数Ｅ_Ｌは、左耳での電気音響伝達関数Ｈ_Ｌを模擬するように設定される。エコーキャンセル部２６は、加算器２１ａからの出力信号を伝達関数Ｅ_Ｌを示すフィルタ係数に基づいて処理し、処理した信号を減算器２７に出力する。減算器２７は、左耳マイク１４ａで出力される検出信号ｅ_Ｌから、エコーキャンセル部２６の出力信号を減算する。このように、エコーキャンセル部２６を追加することによって、制御部１５ａを含むフィードバックループと、左耳高域制御部２５ａを含むフィードバックループとに対し、処理を安定させることができる。その結果、ハウリングなどの発振に伴う異音の発生を抑えることができる。

（第３の実施形態）
以下、図面を参照して本発明の第３の実施形態に係る騒音制御装置について説明する。本実施形態に係る騒音制御装置は、上述した第２の実施形態に対して、さらに騒音の到来方向に対応した最適な騒音低減効果を発揮することが可能な装置である。

図１２を参照して第３の実施形態に係る騒音制御装置の構成について説明する。図１２は、第３の実施形態に係る騒音制御装置の構成を示す図である。図１２において、騒音制御装置は、ヘッドバンド１１、左耳ケース１２ａ、右耳ケース１２ｂ、左耳スピーカ１３ａ、右耳スピーカ１３ｂ、左耳マイク１４ａ、右耳マイク１４ｂ、制御部１５ａ、加算器２１ａおよび２１ｂ、左耳高域制御部２５ａ、右耳高域制御部２５ｂ、および切り替え部３０を備える。図１２に示す構成は、図９に示した第２の実施形態に対し、切り替え部３０を新たに備える点で異なる。図９と同じ符号で示した構成要素は同じ機能を有するとし、説明を省略する。また、図１２、および後述する図１３Ａ、図１５、図１７はユーザ１０の頭部上方から見た図であり、ユーザ１０は紙面に向かって上を向いている。以下、異なる点を中心に説明する。

切り替え部３０は、制御部１５ａの入力が接続されるべきマイクの出力を、左耳マイク１４ａの出力および右耳マイク１４ｂの出力のいずれかに切り替える。切り替え部３０には、端子ａ〜ｃが設けられている。制御部１５ａの入力は、端子ｃと接続されている。左耳マイク１４ａの出力は、端子ａと接続されている。右耳マイク１４ｂの出力は、端子ｂと接続されている。切り替え部３０は、端子ａｃ間を結線するか、端子ｂｃ間を結線するかによって、結線状態を切り替える。いずれの結線状態に切り替えるかは、ユーザ１０の操作に応じて行われる。図１２では、切り替え部３０の結線状態が端子ａｃ間を結線した状態になっている。

次に、図１２および図１３を参照して、切り替え部３０の結線状態と騒音低減動作との関係について説明する。以下の説明では、図１２に示したように、騒音源がユーザ１０の左耳側に存在する環境を想定して説明する。図１３は、切り替え部３０の結線状態と騒音低減動作との関係を説明するための図である。図１３Ａは、騒音源がユーザ１０の左耳側に存在している様子を示す図である。図１３Ｂは、図１３Ａに示す環境において、左耳マイク１４ａで検出された騒音の時間軸波形を示した図である。図１３Ｃは、図１３Ａに示す環境において、右耳マイク１４ｂで検出された騒音の時間軸波形を示した図である。

騒音源がユーザ１０の左耳側に存在する環境では、騒音源から発生した騒音はユーザ１０の左側から右側へ伝達する。ここで、ユーザ１０の左右両耳は、一般的には距離１５ｃｍだけ離れている。したがって、音速を３４０ｍ／ｈとすると、左耳マイク１４ａで騒音が検出されるタイミングと、右耳マイク１４ｂで検出されるタイミングとの間には、約０．４ｍｓの時間差が存在する。つまり、図１３Ｂおよび図１３Ｃに示すように、右耳マイク１４ｂで検出されるタイミングが、左耳マイク１４ａで検出されるタイミングよりも約０．４ｍｓ遅れることとなる。

ここで、図１２に示すように、切り替え部３０の結線状態が端子ａｃ間を結線した状態になっている場合、制御部１５ａは、左耳マイク１４ａの検出信号ｅ_Ｌを用いて制御信号を生成する。このとき、理想では、左耳近傍に騒音が到来したタイミングと同時に、左耳マイク１４ａの検出信号ｅ_Ｌを用いて生成された制御信号に基づく音が右耳スピーカ１３ｂから放射される。したがって、制御信号に基づく音が右耳スピーカ１３ｂから放射されるタイミングより０．４ｍｓ後に、制御対象となる騒音が右耳近傍に到来することとなる。

一方、切り替え部３０の結線状態が端子ｂｃ間を結線した状態になっている場合、制御部１５ａは、右耳マイク１４ｂの検出信号ｅ_Ｒを用いて制御信号を生成する。このとき、理想では、右耳近傍に騒音が到来したタイミングと同時に、右耳マイク１４ｂの検出信号ｅ_Ｒを用いて生成された制御信号に基づく音が右耳スピーカ１３ｂから放射される。つまり、騒音が右耳近傍に到来するタイミングと、右耳近傍に右耳スピーカ１３ｂから制御信号に基づく音が放射されるタイミングとが同じタイミングになる。

しかし、実際には、制御部１５ａの処理遅延、あるいは電気音響伝達関数の群遅延などの処理遅延によって、マイクにおいて騒音が検出されてから制御信号に基づく音がスピーカから出力されるまでには時間遅れが存在する。

したがって、図１２に示すように、切り替え部３０の結線状態が端子ａｃ間を結線した状態になっている場合、上記処理遅延による時間遅れが０．４ｍｓ程度であれば、この処理遅延による時間遅れと図１２に示す結線状態の場合の時間遅れとが相殺されることになる。つまり、実際には、図１２に示す結線状態の場合、右耳スピーカ１３ｂから制御信号に基づく音が放射されるタイミングと、騒音が右耳近傍に到来するタイミングとが同じタイミングになる。

なお、左耳近傍では、上記処理遅延による時間遅れは相殺されない。つまり、図１２に示す結線状態の場合、左耳近傍では、左耳スピーカ１３ａから制御信号に基づく音が放射されるタイミングが、騒音が左耳近傍に到来するタイミングより、上記処理遅延分（０．４ｍｓ）だけ遅れることとなる。したがって、左耳近傍では、右耳近傍に比べ、騒音を低減するレベルが小さくなる。

一方、切り替え部３０の結線状態が端子ｂｃ間を結線した状態になっている場合、右耳近傍では、右耳スピーカ１３ｂから制御信号に基づく音が放射されるタイミングが、騒音が右耳近傍に到来するタイミングより、上記処理遅延分（０．４ｍｓ）だけ遅れることとなる。

なお、左耳近傍では、左耳スピーカ１３ａから制御信号に基づく音が放射されるタイミングが、騒音が左耳近傍に到来するタイミングより、上記処理遅延分（０．４ｍｓ）と、騒音が左耳から右耳近傍に到来するまでの時間遅れ分（０．４ｍｓ）とを加算した分（０．８ｍｓ）だけ遅れることとなる。つまり、左耳近傍では、右耳近傍に比べ、騒音を低減するレベルが小さくなる。

ここで、切り替え部３０の結線状態が端子ａｃ間を結線した状態である場合と、端子ｂｃ間を結線した状態である場合とで、制御信号に基づく音がスピーカから放射されるタイミングと、騒音が到来するタイミングとの間の時間遅れを比較してみる。切り替え部３０の結線状態が端子ａｃ間を結線した状態である場合、上述したように、右耳近傍では時間遅れが０であり、左耳近傍では時間遅れが上記処理遅延分（０．４ｍｓ）となる。一方、切り替え部３０の結線状態が端子ｂｃ間を結線した状態である場合、上述したように、右耳近傍では時間遅れが上記処理遅延分（０．４ｍｓ）であり、左耳近傍では時間遅れが上記処理遅延分（０．４ｍｓ）と、騒音が左耳から右耳近傍に到来するまでの時間遅れ分（０．４ｍｓ）とを加算した分（０．８ｍｓ）となる。したがって、切り替え部３０の結線状態が端子ａｃ間を結線した状態である場合、つまり、騒音源に最も近い位置に存在する左耳マイク１４ａを用いて制御した方が、騒音を低減するレベルを大きくすることができる。

騒音源がユーザ１０の左耳側に存在する環境において、左耳マイク１４ａの検出信号ｅ_Ｌを用いて制御した場合の右耳マイク１４ｂの検出信号ｅ_Ｒの周波数特性を図１４Ａに示す。また騒音源がユーザ１０の左耳側に存在する環境において、右耳マイク１４ｂの検出信号ｅ_Ｒを用いて制御した場合の左耳マイク１４ａの検出信号ｅ_Ｌの周波数特性を図１４Ｂに示す。制御時では、図１４Ａに示す検出信号の方が、非制御時に対して音圧レベルが低減する周波数帯域が広く、非制御時に対して音圧レベルが低減する量も多いことがわかる。つまり、図１４Ａに示す検出信号の方が、騒音が低減する周波数帯域、および騒音が低減する量のいずれについても優位であることがわかる。

なお、騒音源がユーザ１０の右耳側に存在する環境を想定した場合、ユーザ１０の操作によって切り替え部３０が、制御部１５ａの入力が接続されるべきマイクの出力を、騒音源に最も近い右耳マイク１４ｂの出力に切り替えればよい。また、騒音制御装置がマイクを３つ以上備えている場合であっても、ユーザ１０の操作によって切り替え部３０が、制御部１５ａの入力が接続されるべきマイクの出力を、騒音源に最も近いマイクの出力に切り替えればよい。

以上のように、本実施形態に係る騒音制御装置は、ユーザ１０の操作によって切り替え部３０が、制御部１５ａの入力が接続されるべきマイクの出力を、騒音源に最も近いマイクの出力に切り替える。これにより、騒音の到来方向に対応した最適な騒音低減効果を発揮することができる。

なお、上述では、ユーザ１０の操作によって切り替え部３０が接続を切り替えるとしたが、ユーザ１０が騒音源の位置を特定できない場合、マイク判定部３１および切り替え制御部３２を新たに追加した構成としてもよい。図１５は、図１２に示す構成に対してマイク判定部３１および切り替え制御部３２を新たに追加した構成を示す図である。

図１５において、マイク判定部３１は、左耳マイク１４ａの検出信号ｅ_Ｌと右耳マイク１４ｂの検出信号ｅ_Ｒとを参照して、騒音源に最も近いマイクが左耳マイク１４ａおよび右耳マイク１４ｂのいずれのマイクであるかを判定する。以下、マイク判定部３１の判定方法について説明する。なお、図１５に示す騒音制御装置の初期状態は、切り替え部３０が端子ａｃ間または端子ｂｃ間のいずれかを結線している状態であるとする。マイク判定部３１は、左耳マイク１４ａの検出信号ｅ_Ｌと右耳マイク１４ｂの検出信号ｅ_Ｒとをそれぞれ周波数分析する。マイク判定部３１は、制御部１５ａで制御を行っている周波数帯域内の或る周波数ｆにおいて、左耳マイク１４ａの検出信号ｅ_Ｌの音圧レベルと、右耳マイク１４ｂの検出信号ｅ_Ｒの音圧レベルとを比較する。

ここで、上述したように、切り替え部３０が端子ａｃ間または端子ｂｃ間のいずれを結線している状態であっても、騒音源に近い耳近傍では、他方の耳近傍に比べ、騒音を低減するレベルが小さくなる。つまり、切り替え部３０が端子ａｃ間または端子ｂｃ間のいずれを結線している状態であっても、騒音源に近いマイクの検出信号の音圧レベルの方が、他方のマイクの検出信号の音圧レベルより高くなる。したがって、マイク判定部３１は、音圧レベルが大きいマイクを騒音源に最も近いマイクと判定する。

非制御時における左耳マイク１４ａの検出信号ｅ_Ｌ、および右耳マイク１４ｂの検出信号ｅ_Ｒの周波数分析結果と、制御時における左耳マイク１４ａの検出信号ｅ_Ｌの周波数分析結果と、制御時における右耳マイク１４ｂの検出信号ｅ_Ｒの周波数分析結果とを、図１６に示す。図１６に示す例では、非制御時における左耳マイク１４ａの検出信号ｅ_Ｌの音圧レベルと、右耳マイク１４ｂの検出信号ｅ_Ｒの音圧レベルとは同じレベルとなっている。これに対し、制御時においては、右耳マイク１４ｂの検出信号ｅ_Ｒに比べて左耳マイク１４ａの検出信号ｅ_Ｌの方が音圧レベルが大きい。したがって、図１６に示す例では、マイク判定部３１は、左耳マイク１４ａを騒音源に最も近いマイクと判定する。

切り替え制御部３２は、マイク判定部３１の判定結果に基づいて、制御部１５ａの入力が接続されるべきマイクの出力が、騒音源に最も近いマイクの出力に切り替えられるように、切り替え部３０を制御する。

このように、図１５に示した構成にすることで、ユーザ１０が騒音源の位置を特定できない場合であっても、制御部１５ａの入力が接続されるべきマイクの出力を、騒音源に最も近いマイクの出力に自動的に切り替えることができる。

なお、図１５に示した構成において、マイク判定部３１および切り替え制御部３２による切り替え動作は、騒音制御装置の動作初期時のみ行ってもよいし、定期的に行ってもよい。

また、図１５に示した構成において、マイク判定部３１は、左耳マイク１４ａおよび右耳マイク１４ｂの検出信号の音圧レベルを比較したが、これに限定されず、検出信号に関する相互相関関数を用いて判定してもよい。その場合、マイク判定部３１は、まず左耳マイク１４ａおよび右耳マイク１４ｂの検出信号に関する相互相関関数を算出する。相互相関関数は検出信号の時間差の最大値を取るという特徴に基づき、マイク判定部３１は、相互相関関数から両検出信号の時間差を算出する。マイク判定部３１は、算出した時間差から騒音到来方向を評価して、騒音源に最も近いマイクを判定する。また、マイク判定部３１は、例えば、航空機など乗り物内での座席位置情報に基づいて、騒音源に最も近いマイクを判定してもよい。座席位置情報としては、例えば右側座席または左側座席、通路側座席または窓側座席などの情報である。そして、例えば窓側座席では騒音源が窓側に存在するので、マイク判定部３１は、窓側に最も近いマイクを判定することとなる。

なお、図１２および図１５に示した構成において、左耳高域制御部２５ａおよび右耳高域制御部２５ｂを備える構成としたが、これらが省略された構成であってもよい。

また、図１２および図１５に示した構成において、図１７に示すように、第２の実施形態で説明したエコーキャンセル部２６を新たに備える構成としてもよい。図１７は、図１２および図１５に示した構成において、第２の実施形態で説明したエコーキャンセル部２６を新たに備える構成を示す図である。この場合、図１７に示すように、図１２に示した構成に対し、エコーキャンセル部２６、切り替え部３３、および減算器３４を新たに備えることとなる。切り替え部３３は、エコーキャンセル部２６の接続先を、加算器２１ａの出力および加算器２１ｂの出力のいずれかに切り替える。切り替え部３３には、端子ａ〜ｃが設けられている。エコーキャンセル部２６の入力は、端子Ｃと接続されている。加算器２１ａの出力は、端子ａと接続されている。加算器２１ｂの出力は、端子ｂと接続されている。切り替え部３３は、端子ａｃ間を結線するか、端子ｂｃ間を結線するかによって、結線状態を切り替える。なお、切り替え部３３は、切り替え部３０と連動していずれかの結線状態に切り替える。つまり、切り替え部３０の結線状態が端子ａｃ間を結線した状態であるとき、切り替え部３３の結線状態も端子ａｃ間を結線した状態になるとする。また、切り替え部３０の結線状態が端子ｂｃ間を結線した状態であるとき、切り替え部３３の結線状態も端子ｂｃ間を結線した状態になるとする。減算器３４は、切り替え部３０の出力信号からエコーキャンセル部２６の出力信号を減算する。

（第４の実施形態）
以下、図面を参照して本発明の第４の実施形態に係る騒音制御装置について説明する。本実施形態では、上述した第１〜第３の実施形態に係る騒音制御装置を利用して、さらに発展させた形態について説明する。

まず、図１８を参照して、第１の利用形態について説明する。図１８は、第１の実施形態に係る騒音制御装置を利用した第１の利用形態の構成を示す図である。図１８に示す構成は、図２に示した構成に対し、制御部１５ｂを追加した構成である。図１８において、図２に示した第１の実施形態に係る騒音制御装置と同じ符号で示した構成部は同じ機能を有するとし、詳細な説明は省略する。また、図１８はユーザ１０の頭部上方から見た図であり、ユーザ１０は紙面に向かって上を向いている。

制御部１５ｂは、右耳スピーカ部１４ｂの電気音響伝達関数Ｈ_Ｒの逆特性を有するフィルタ係数がフィードバック制御フィルタに設定される以外は、図３を用いて説明した制御部１５の構成と同様の構成である。制御部１５ｂは、左耳マイク１４ａで検出された検出信号ｅ_Ｌのレベルが小さくなるように制御するための制御信号を、検出信号ｅ_Ｌに基づいて生成する。制御部１５ｂにおいて生成された制御信号は、右耳スピーカ１３ｂに出力される。

図１８に示す構成によれば、左耳スピーカ１３ａと右耳スピーカ１３ｂの特性が大きく異なっている場合であっても、左右両耳において騒音を低減することができる。また、上述した従来に対しては、騒音を検出するためのマイクを１個だけ用いるのでマイクコストを抑制することができるというメリットがある。

次に、図１９を参照して、第２の利用形態について説明する。図１９は、第２の実施形態に係る騒音制御装置をさらに発展させた第２の利用形態の構成を示す図である。図１９に示す構成は、図９に示した構成に対し、制御部１５ｃを追加した構成である。図１９において、図９に示した第２の実施形態に係る騒音制御装置と同じ符号で示した構成部は同じ機能を有するとし、詳細な説明は省略する。また、図１９はユーザ１０の頭部上方から見た図であり、ユーザ１０は紙面に向かって上を向いている。

制御部１５ｃは、電気音響伝達関数Ｈ_Ｒを模擬したフィルタ係数が設定されるフィルタードＸフィルタ１５５以外は、図１０を用いて説明した制御部１５ａの構成と同様の構成である。制御部１５ｃは、左耳マイク１４ａで検出された検出信号ｅ_Ｌのレベルが小さくなるように制御するための制御信号を、検出信号ｅ_Ｌに基づいて生成する。制御部１５ｃにおいて生成された制御信号は、加算器２１ｂに出力される。制御部１５ａは、右耳マイク１４ｂで検出された検出信号ｅ_Ｒのレベルが小さくなるように制御するための制御信号を、検出信号ｅ_Ｒに基づいて生成する。制御部１５ａにおいて生成された制御信号は、加算器２１ａに出力される。加算器２１ａは、制御部１５ａで生成された制御信号と、左耳高域制御部２５ａで生成された制御信号とを加算し、左耳スピーカ１３ａに出力する。加算器２１ｂは、制御部１５ｃで生成された制御信号と、右耳高域制御部２５ｂで生成された制御信号とを加算し、右耳スピーカ１３ｂに出力する。

このような構成において、例えば左耳高域制御部２５ａは電気音響伝達関数Ｈ_Ｌを考慮して設計されている。このため、左耳マイク１４ａが経年劣化等の原因で特性が劣化した場合、左耳高域制御部２５ａにおいて生成される制御信号は騒音をキャンセルできる信号とはならない。したがって、左耳マイク１４ａ、左耳高域制御部２５ａ、加算器２１ａ、および左耳スピーカ１３ａによって形成されるフィードバックループが設計通りに動作せず、左耳近傍において騒音の高周波数帯域を低減することができなくなる。同様に、制御部１５ｃは電気音響伝達関数Ｈ_Ｌと同じ値になる電気音響伝達関数Ｈ_Ｒを考慮して設計されている。このため、左耳マイク１４ａが経年劣化等の原因で特性が劣化した場合、制御部１５ｃにおいて生成される制御信号は騒音をキャンセルできる信号とはならない。右耳近傍において低周波数帯域の騒音を低減することができなくなる。

しかし、右耳マイク１４ｂの特性が劣化すること無く正しく動作していれば、制御部１５ａと右耳高域制御部２４ｂは、騒音をキャンセルできる制御信号を出力する。したがって、左耳近傍に到来する騒音の低周波数帯域、および右耳近傍に到来する騒音の高周波数帯域を低減することができる。このように図１９に示す構成では、制御部１５ａを含むフィードバックループ内に含まれるマイクを右耳マイク１４ｂとし、制御部１５ｃを含むフィードバックループ内に含まれるマイクを左耳マイク１４ａとしている。これにより、一方のマイクの特性が劣化した際にも、騒音低減効果が全く無くなるという危険を回避することができる。

次に、第３の利用形態について説明する。第３の利用形態の構成は、図９に示した第２の実施形態の構成に対し、左耳高域制御部２５ａおよび右耳高域制御部２５ｂにおいて生成される制御信号の周波数帯域を、制御部１５ａと同じ周波数帯域にした構成である。この構成によれば、騒音を低減する周波数帯域は制御部１５ａで生成された制御信号の周波数帯域となるが、騒音を低減するレベルをさらに大きくすることができる。

なお、上述した第１〜第４の実施形態に係る騒音制御装置において、ヘッドバンド１１、左耳ケース１２ａ、右耳ケース１２ｂ、左耳スピーカ１３ａ、右耳スピーカ１３ｂ、左耳マイク１４ａ、右耳マイク１４ｂ、および外部マイク１４ｃ以外の各構成部は、ＬＳＩなどの集積回路や、専用の信号処理回路を用いて１チップ化したものによって実現されてもよい。また上述した第１〜第４の実施形態に係る騒音制御装置は、上記各構成部の機能に相当するものをそれぞれチップ化したものによって実現されてもよい。例えば図２に示した構成においては、制御部１５が集積回路で実現される。このとき、当該集積回路は、左耳マイク１４ａからの出力を入力する入力端子と、制御部１５において生成された制御信号を左耳スピーカ１３ａおよび右耳スピーカ１３ｂにそれぞれ出力する出力端子とを備える。なお、ここでは、ＬＳＩとしたが、集積度の違いにより、ＩＣ、システムＬＳＩ、スーパーＬＳＩ、ウルトラＬＳＩと呼称されることもある。また集積回路化の手法は、ＬＳＩに限るものではなく、専用回路又は汎用プロセッサで実現してもよい。ＬＳＩ製造後に、プログラムすることが可能なＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）や、ＬＳＩ内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサを利用してもよい。さらには、半導体技術の進歩又は派生する別技術によりＬＳＩに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックの集積化を行ってもよい。

本発明に係る騒音制御装置は、１つの演算処理回路で処理する場合であっても、制御部での入出力遅延を大きくすることなく、騒音低減効果を十分に発揮することが可能なヘッドホン装置、および音楽再生機能を有するヘッドホン装置等に適用される。

本発明は、騒音制御装置に関し、より特定的には、音響的に独立した複数の空間にそれぞれ到来する騒音を低減する騒音制御装置に関するものである。

近年、航空機の客室等に代表される騒音過多の環境における快適性へのニーズの高まりを受けて、騒音とは逆位相の制御音を積極的に出すことによって騒音を低減する能動騒音制御技術を用いたヘッドホン装置、いわゆるノイズキャンセルヘッドホンが商品化されている（例えば特許文献１など）。

以下、図２０を参照して、従来のノイズキャンセルヘッドホンについて説明する。図２０は、従来のノイズキャンセルヘッドホンの構成を示す図である。なお、図２０は、ユーザ９０の頭部上方から見た図である。図２０に示すユーザ９０は、紙面に向かって上を向いている。

図２０において、ノイズキャンセルヘッドホンは、ヘッドバンド９１、左耳ケース９２ａ、右耳ケース９２ｂ、左耳スピーカ９３ａ、右耳スピーカ９３ｂ、左耳マイク９４ａ、右耳マイク９４ｂ、左耳制御部９５ａ、および右耳制御部９５ｂを備える。左耳ケース９２ａは、ユーザ９０の左耳近傍に配置される。右耳ケース９２ｂは、ユーザ９０の右耳近傍に配置される。左耳ケース９２ａおよび右耳ケース９２ｂは、ヘッドバンド９１によって連結されている。左耳スピーカ９３ａは左耳ケース９２ａ内に配置される。右耳スピーカ９３ｂは右耳ケース９２ｂ内に配置される。左耳マイク９４ａは左耳ケース９２ａ内に配置される。右耳マイク９４ｂは右耳ケース９２ｂ内に配置される。

なお、左耳ケース９２ａおよび右耳ケース９２ｂ内にはそれぞれ空間が形成されており、これらの空間は音響的に独立している。音響的に独立しているとは、一方の空間と他方の空間との間における電気音響伝達関数のゲインが十分小さい音響状態を意味する。

左耳マイク９４ａは、左耳ケース９２ａ内に到来する騒音を検出する。左耳マイク９４ａは、検出した騒音に基づく騒音信号を検出信号ｅ_Lとして左耳制御部９５ａに出力する。左耳制御部９５ａは、検出信号ｅ_Lのレベルが小さくなるように制御するための制御信号を、検出信号ｅ_Lに基づいて生成する。左耳制御部９５ａは、生成した制御信号を左耳スピーカ９３ａに出力する。同様に、右耳マイク９４ｂは、右耳ケース９２ｂ内に到来する騒音を検出する。右耳マイク９４ｂは、検出した騒音に基づく騒音信号を検出信号ｅ_Rとして右耳制御部９５ｂに出力する。右耳制御部９５ｂは、検出信号ｅ_Rのレベルが小さくなるように制御する制御信号を制御するための制御信号を、検出信号ｅ_Rに基づいて生成する。右耳制御部９５ｂは、生成した制御信号を右耳スピーカ９３ｂに出力する。

次に、図２１を参照して左耳制御部９５ａおよび右耳制御部９５ｂの構成および処理について詳細に説明する。図２１は、図２０に示したノイズキャンセルヘッドホンの構成を信号処理上のブロックで示した図である。図２１において、図２０に示した符号と同じ符号の構成部は同じ機能を有するとし、説明は省略する。

左耳ケース９２ａ内のブロック９２１ａは、左耳スピーカ９３ａの入力から左耳マイク９４ａの出力までの電気音響伝達関数Ｈ_Lを示すブロックである。右耳ケース９２ｂ内のブロック９２１ｂは、右耳スピーカ９３ｂの入力から右耳マイク９４ｂの出力までの電気音響伝達関数Ｈ_Rを示すブロックである。加算器９２２ａは、ブロック９２１ａの出力信号と、左耳ケース９２ａ内に到来する騒音を示す騒音信号Ｎ_Lとを加算する。加算器９２２ａから出力される信号は、上述した検出信号ｅ_Lである。加算器９２２ｂは、ブロック９２１ｂの出力信号と、右耳ケース９２ｂ内に到来する騒音を示す騒音信号Ｎ_Rとを加算する。加算器９２２ｂから出力される信号は、上述した検出信号ｅ_Rである。

まず、ユーザ９０の左耳への処理について説明する。左耳制御部９５ａは、フィードバック制御フィルタ９５１ａおよび反転器９５２ａで構成される。フィードバック制御フィルタ９５１ａには、伝達関数Ｃ_Lを示すフィルタ係数が設定されている。加算器９２２ａから出力された検出信号ｅ_Lは、フィードバック制御フィルタ９５１ａに入力される。反転器９５２ａは、フィードバック制御フィルタ９５１ａの出力信号の位相を反転させる。反転器９５２ａの出力信号は、ブロック９２１ａに入力される。ここで、騒音信号Ｎ_Lから検出信号ｅ_Lへの伝達関数は式（１）で表される。

ここで、フィードバック制御フィルタ９５１ａの伝達関数Ｃ_Lは、式（２）に示すように、左耳での電気音響伝達関数Ｈ_Lの逆特性となるように設定される。ただし、αは周波数一定のフィルタゲインを示す。

ここで、左耳ケース９２ａ内に騒音が到来すると、左耳マイク９４ａは式（１）から明らかなようにＮ_L／（１＋Ｃ_L×Ｈ_L）を検出信号ｅ_Lとして出力する。フィードバック制御フィルタ９５１ａには、検出信号ｅ_Lが入力される。このとき、フィードバック制御フィルタ９５１ａにおいて生成される制御信号は、Ｃ_L×Ｎ_L／（１＋Ｃ_L×Ｈ_L）となる。伝達関数Ｃ_Lは式（２）に示すように設定されているので、制御信号は、Ｎ_L／（Ｈ_L×（１＋１／α））となる。制御信号は、反転器９５２ａで反転された後、ブロック９２１ａに入力される。したがって、左耳スピーカ９３ａからは、−Ｈ_L×Ｎ_L／（Ｈ_L×（１＋１／α））＝−Ｎ_L／（１＋１／α）となるキャンセル音が左耳近傍に放射されることとなる。その結果、フィルタゲインαが大きいほどキャンセル音が−Ｎ_Lに近くなり、左耳近傍に到来する騒音がキャンセルされる。

次に、ユーザ９０の右耳への処理について説明する。右耳制御部９５ｂは、フィードバック制御フィルタ９５１ｂおよび反転器９５２ｂで構成される。フィードバック制御フィルタ９５１ｂには、伝達関数Ｃ_Rを示すフィルタ係数が設定されている。加算器９２２ｂから出力された検出信号ｅ_Rは、フィードバック制御フィルタ９５１ｂに入力される。反転器９５２ｂは、フィードバック制御フィルタ９５１ｂの出力信号の位相を反転させる。反転器９５２ｂの出力信号は、ブロック９２１ｂに入力される。なお、右耳への処理は、上述した左耳への処理に対し、右耳制御部９５ｂの伝達関数Ｃ_Rが右耳での電気音響伝達関数Ｈ_Rの逆特性となる点のみ異なる。これ以外の処理については、上述した左耳への処理と同様であるので説明を省略する。

また従来では、図２１で説明した騒音低減機能とオーディオ信号出力機能とを組み合わせた技術が知られている。図２２は、騒音低減機能とオーディオ信号出力機能とを組み合わせた構成を示す図である。なお、図２２において、図２０に示した符号と同じ符号の構成部は同じ機能を有するとし、説明は省略する。

図２２に示す構成は、図２０に示した構成に対し、オーディオ信号出力部９７、左耳オーディオ信号キャンセル部９８ａ、右耳オーディオ信号キャンセル部９８ｂ、減算器９９ａおよび９９ｂ、加算器１００ａおよび１００ｂが追加された構成である。オーディオ信号出力部９７は、音楽等のオーディオ信号を出力する。図２２では、オーディオ信号出力部９７は、左耳へのオーディオ信号Ａ_Lと右耳へのオーディオ信号Ａ_Rとを出力している。左耳オーディオ信号キャンセル部９８ａは、電気音響伝達関数Ｈ_Lを模擬する伝達関数を示すフィルタ係数に基づいて、オーディオ信号Ａ_Lをキャンセルするキャンセル信号を生成する。減算器９９ａは、検出信号ｅ_Lから、オーディオ信号Ａ_Lをキャンセルするキャンセル信号を減算する。減算器９９ａの出力信号は、左耳制御部９５ａに入力される。左耳制御部９５ａから出力される制御信号は、加算器１００ａにおいてオーディオ信号Ａ_Lと加算される。加算器１００ａの出力信号は、左耳スピーカ９３ａに入力される。左耳スピーカ９３ａは、制御信号およびオーディオ信号Ａ_Lに基づく音を出力する。

ここで、左耳マイク９４ａからの検出信号ｅ_Lには、オーディオ信号Ａ_Lが含まれる。しかしながら、減算器９９ａは、検出信号ｅ_Lから、オーディオ信号Ａ_Lをキャンセルするキャンセル信号を減算する。したがって、左耳制御部９５ａにはオーディオ信号Ａ_Lが入力されないこととなり、左耳制御部９５ａでは図２１で説明した処理と同様の処理が行われる。

左耳オーディオ信号キャンセル部９８ｂは、電気音響伝達関数Ｈ_Rを模擬する伝達関数を示すフィルタ係数に基づいて、オーディオ信号Ａ_Rをキャンセルするキャンセル信号を生成する。減算器９９ｂは、検出信号ｅ_Rから、オーディオ信号Ａ_Rをキャンセルするキャンセル信号を減算する。減算器９９ｂの出力信号は、右耳制御部９５ｂに入力される。右耳制御部９５ｂから出力される制御信号は、加算器１００ｂにおいてオーディオ信号Ａ_Rと加算される。加算器１００ｂの出力信号は、右耳スピーカ９３ｂに入力される。右耳スピーカ９３ｂは、制御信号およびオーディオ信号Ａ_Rに基づく音を出力する。これ以外の処理については、上述した左耳への処理と同様であるので説明を省略する。このように図２２に示す構成によれば、騒音の低減とステレオオーディオ信号の再生とを同時に行うことができる。

なお、上述した電気音響伝達関数Ｈ_LおよびＨ_Rには通常、高周波数帯域において位相遅れが存在する。このため、例えば伝達関数Ｃ_Lを電気音響伝達関数Ｈ_Lの逆特性に設定していても、高周波数帯域においては逆特性とならず、騒音低減効果が悪化するという問題があった。そこで、騒音低減効果を発揮する周波数帯域を拡大するために、従来において図２３に示す構成が提案されている。図２３は、騒音低減効果を発揮する周波数帯域を拡大するノイズキャンセルヘッドホンの構成を示す図である。図２３に示す構成は、図２０に示した構成に対し、左耳高域制御部１０１ａ、右耳高域制御部１０１ｂ、加算器１０２ａおよび１０２ｂを追加した構成である。

図２３において、左耳制御部９５ａは、検出信号ｅ_Lのレベルが小さくなるように制御するための、所定の周波数以下の周波数を有する制御信号を、検出信号ｅ_Lに基づいて生成する。つまり、左耳制御部９５ａは、左耳ケース９２ａ内に到来する所定の周波数以下の騒音をキャンセルするためのキャンセル信号を生成する。ここで、所定の周波数とは、電気音響伝達関数Ｈ_Lの位相遅れが生じる周波数よりも低い周波数である。左耳制御部９５ａは、生成した制御信号を加算器１０２ａに出力する。左耳高域制御部１０１ａは、検出信号ｅ_Lのレベルが小さくなるように制御するための、所定の周波数より高い周波数を有する制御信号を、検出信号ｅ_Lに基づいて生成する。つまり、左耳高域制御部１０１ａは、左耳ケース９２ａ内に到来する所定の周波数より高い騒音をキャンセルするためのキャンセル信号を生成する。左耳高域制御部１０１ａは、生成した制御信号を加算器１０２ａに出力する。加算器１０２ａは、左耳制御部９５ａで生成された制御信号と、左耳高域制御部１０１ａで生成された制御信号とを加算する。加算器１０２ａで加算された信号は、左耳スピーカ９３ａに入力される。左耳スピーカ９３ａは、左耳制御部９５ａで生成された制御信号と、左耳高域制御部１０１ａで生成された制御信号とに基づく音を出力する。この結果、左耳近傍では、各制御信号に基づく音と騒音とがキャンセルされる。

一方、右耳制御部９５ｂは、検出信号ｅ_Rのレベルが小さくなるように制御するための、所定の周波数以下の周波数を有する制御信号を、検出信号ｅ_Rに基づいて生成する。つまり、右耳制御部９５ｂは、右耳ケース９２ｂ内に到来する所定の周波数以下の騒音をキャンセルするためのキャンセル信号を生成する。ここで、所定の周波数とは、電気音響伝達関数Ｈ_Rの位相遅れが生じる周波数よりも低い周波数である。右耳制御部９５ｂは、生成した制御信号を加算器１０２ｂに出力する。右耳高域制御部１０１ｂは、検出信号ｅ_Rのレベルが小さくなるように制御するための、所定の周波数より高い周波数を有する制御信号を、検出信号ｅ_Rに基づいて生成する。つまり、右耳高域制御部１０１ｂは、右耳ケース９２ｂ内に到来する所定の周波数より高い騒音をキャンセルするためのキャンセル信号を生成する。右耳高域制御部１０１ｂは、生成した制御信号を加算器１０２ｂに出力する。加算器１０２ｂは、右耳制御部９５ｂで生成された制御信号と、右耳高域制御部１０１ｂで生成された制御信号とを加算する。加算器１０２ｂで加算された信号は、右耳スピーカ９３ｂに入力される。右耳スピーカ９３ｂは、右耳制御部９５ｂで生成された制御信号と、右耳高域制御部１０１ｂで生成された制御信号とに基づく音を出力する。この結果、右耳近傍では、各制御信号に基づく音と騒音とがキャンセルされる。

このように、電気音響伝達関数の位相が遅れる所定の周波数より高い高周波数帯域については、位相が遅れた電気音響伝達関数に基づくフィルタ係数を設定した左耳高域制御部９５ａおよび右耳高域制御部９５ｂを用いて別に制御を行う。これにより、騒音低減効果を発揮する周波数帯域をさらに拡大することができる。
国際公開第９４／１７５１２号パンフレット

ヘッドホン装置などにおいては、上述したように、左耳ケース９２ａ内に形成される空間と、右耳ケース９２ｂ内に形成される空間とが音響的に独立している。このため、従来においては、左耳および右耳に対してそれぞれ独立した制御を行うことが通例であった。したがって、上述した従来のノイズキャンセルヘッドホンでは、左耳に対する制御は左耳制御部９５ａで行われ、右耳に対する制御は右耳制御部９５ｂで行われている。

ここで、左耳制御部９５ａおよび右耳制御部９５ｂを、２つの演算処理回路（図示なし）で処理する場合を考える。演算処理回路はＣＰＵなどである。２つの演算処理回路で処理する場合、当然ながら演算処理回路を２つ用意する必要がある。このため、コストが高くなってしまうという問題があった。

そこで、コストを安くするために、左耳制御部９５ａおよび右耳制御部９５ｂを、１つの演算処理回路で処理する場合を考える。しかしながらこの場合、演算処理回路が２つある場合に比べて、処理すべき演算量が増加することとなる。このため、左耳制御部９５ａおよび右耳制御部９５ｂでの入出力遅延が大きくなってしまう。その結果、上述した騒音低減効果が極端に得られなくなるという問題があった。

それ故、本発明は、１つの演算処理回路で処理する場合であっても、制御部での入出力遅延を大きくすることなく、騒音低減効果を十分発揮することが可能な騒音制御装置を提供することを目的とする。

本発明における第１の発明は、音響的に独立した複数の閉空間にそれぞれ到来する騒音を低減する騒音制御装置であって、複数の閉空間にそれぞれ対応して設けられ、対応する閉空間に音を出力する音出力手段と、複数の閉空間のうちの少なくとも１つの閉空間に設けられ、当該閉空間に到来する騒音を検出する第１の騒音検出手段と、第１の騒音検出手段のうちの１つにおいて検出された騒音に基づいて当該騒音をキャンセルするためのキャンセル信号を生成し、生成したキャンセル信号を複数の音出力手段にそれぞれ出力する１つの第１の信号生成手段とを備える。

本発明における第２の発明は、上記第１の発明において、第１の信号生成手段は、キャンセル信号の周波数が低くなるにつれてキャンセル信号のレベルが大きくなるように、キャンセル信号を生成することを特徴とする。

本発明における第３の発明は、上記第１の発明において、複数の閉空間以外の空間であって騒音を発生させる騒音源が存在する空間に設けられ、当該騒音源から到来する騒音を検出する第２の騒音検出手段と、第２の騒音検出手段において検出された騒音に基づいて当該騒音をキャンセルするためのキャンセル信号を生成し、生成したキャンセル信号を複数の音出力手段にそれぞれ出力する第２の信号生成手段とをさらに備える。

本発明における第４の発明は、上記第１の発明において、第１の騒音検出手段は、複数の閉空間にそれぞれ設けられており、さらに、複数の第１の騒音検出手段にそれぞれ対応して設けられ、対応する第１の騒音検出手段において検出された騒音に基づいて所定周波数より高い周波数を有するキャンセル信号を生成し、生成したキャンセル信号を、対応する第１の騒音検出手段と同じ閉空間に設けられた音出力手段に出力する第３の信号生成手段を備え、第１の信号生成手段は、複数の第１の騒音検出手段のうちの１つにおいて検出された騒音に基づいて所定周波数以下の周波数を有するキャンセル信号を生成し、生成したキャンセル信号を複数の音出力手段にそれぞれ出力する。

本発明における第５の発明は、上記第４の発明において、所定周波数は、音出力手段の入力から当該音出力手段と同じ閉空間に設けられた第１の騒音検出手段の出力までの電気音響伝達関数において位相の遅れが生じる周波数よりも低い周波数であることを特徴とする。

本発明における第６の発明は、上記第１の発明において、第１の騒音検出手段は、複数の閉空間にそれぞれ設けられており、さらに、第１の信号生成手段の入力が接続されるべき第１の騒音検出手段の出力を、複数の第１の騒音検出手段のうちのいずれかの出力に切り替える切り替え手段を備え、切り替え手段は、使用者の行為に応じて、第１の信号生成手段の入力が接続されるべき第１の騒音検出手段の出力を、騒音を発生させる騒音源に最も近い位置に設けられた第１の騒音検出手段の出力に切り替えることを特徴とする。

本発明における第７の発明は、上記第１の発明において、第１の騒音検出手段は、複数の閉空間にそれぞれ設けられており、騒音制御装置は、第１の信号生成手段の入力が接続されるべき第１の騒音検出手段の出力を、複数の第１の騒音検出手段のうちのいずれかの出力に切り替える切り替え手段と、複数の第１の騒音検出手段において検出された騒音のレベルをそれぞれ検出するレベル検出手段とをさらに備え、切り替え手段は、第１の信号生成手段の入力が接続されるべき第１の騒音検出手段の出力を、レベル検出手段において最も高いレベルが検出された第１の騒音検出手段の出力に切り替えることを特徴とする。

本発明における第８の発明は、上記第１の発明において、第１の騒音検出手段は、複数の閉空間にそれぞれ設けられており、騒音制御装置は、第１の信号生成手段の入力が接続されるべき第１の騒音検出手段の出力を、複数の第１の騒音検出手段のうちのいずれかの出力に切り替える切り替え手段と、複数の第１の騒音検出手段において検出された騒音に関する相互相関関数を算出する算出手段とをさらに備え、切り替え手段は、算出手段において算出された相互相関関数に基づいて、第１の騒音検出手段の出力を切り替えることを特徴とする。

本発明における第９の発明は、上記第１の発明において、複数の音出力手段にオーディオ信号をそれぞれ出力するオーディオ信号出力手段と、オーディオ信号出力手段から出力されたオーディオ信号をキャンセルするためのキャンセル信号を生成する第４の信号生成手段と、第１の騒音検出手段のうちの１つにおいて検出された音に基づく信号と、第４の信号生成手段において生成されたキャンセル信号とを加算して、加算した信号を第１の信号生成手段に出力する加算器とをさらに備え、第１の騒音検出手段のうちの１つにおいて検出された音に基づく信号は、当該第１の騒音検出手段が設けられた閉空間に到来する騒音に基づく信号と、当該第１の騒音検出手段と同じ閉空間に設けられた音出力手段を介してオーディオ信号出力手段から出力されたオーディオ信号とを含む。

本発明における第１０の発明は、音響的に独立した複数の閉空間にそれぞれ到来する騒音を低減する集積回路であって、複数の閉空間のうちの少なくとも１つの閉空間に設けられた騒音検出手段であって、設けられた閉空間に到来する騒音を検出する騒音検出手段に対し、当該騒音検出手段のうちの１つの出力を入力する入力端子と、入力端子において入力された騒音検出手段の出力に基づいて当該騒音検出手段において検出された騒音をキャンセルするためのキャンセル信号を生成する１つの信号生成手段と、複数の閉空間にそれぞれ対応して設けられた音出力手段であって、対応する閉空間に音を出力する音出力手段に対し、信号生成手段において生成されたキャンセル信号をそれぞれ出力する出力端子とを備える。

本発明における第１１の発明は、使用者の左耳および右耳近傍にそれぞれ形成される音響的に独立した２つの閉空間にそれぞれ到来する騒音を低減するヘッドホン装置であって、左耳近傍に形成される閉空間に設けられ、当該閉空間に音を出力する左耳用音出力手段と、右耳近傍に形成される閉空間に設けられ、当該閉空間に音を出力する右耳用音出力手段と、２つの閉空間のうちの少なくとも１つの閉空間に設けられ、当該閉空間に到来する騒音を検出する騒音検出手段と、騒音検出手段のうちの１つにおいて検出された騒音に基づいて当該騒音をキャンセルするためのキャンセル信号を生成し、生成したキャンセル信号を左耳音出力手段および右耳音出力手段にそれぞれ出力する１つの信号生成手段とを備える。

上記第１の発明によれば、音響的に独立した複数の空間に対して、１つの第１の信号生成手段で生成される共通のキャンセル信号を用いて騒音を低減する制御を行う。つまり、本発明によれば、音響的に独立した複数の空間に対して、１つの第１の信号生成手段を共用する。ここで、音響的に独立した複数の空間にそれぞれ到来する騒音は、低周波数帯域において相関が高くなる。したがって、音響的に独立した複数の空間に対して、１つの第１の信号生成手段を共用しても、音響的に独立した複数の空間にそれぞれ到来する騒音を十分に低減することができる。これにより、本発明によれば、騒音低減効果を十分に発揮しつつも、演算量が多い第１の信号生成手段を１つに削減することができる。その結果、本発明によれば、第１の信号生成手段における処理を１つの演算処理回路で処理する場合であっても、第１の信号生成手段での入出力遅延を大きくすることのない騒音制御装置を提供することができる。

上記第２の発明によれば、新たな制御回路を設けることなく、低周波数帯域以外の相関の低いキャンセル音によってユーザが感じる騒音の増加を回避することができる。

上記第３の発明によれば、騒音低減効果をさらに大きくすることができる。

上記第４の発明によれば、第１および第２の信号生成手段が異なる周波数帯域のキャンセル信号を生成するので、第１および第２の信号処理手段における処理負担を軽減させることができる。

上記第５の発明によれば、電気音響伝達関数の位相の遅れに対応した最適な制御を行うことができる。これにより、騒音低減効果を発揮する周波数帯域をさらに拡大することができる。

上記第６〜第８の発明によれば、騒音の到来方向に対応した最適な騒音低減効果を発揮することができる。

上記第９の発明によれば、オーディオ信号に影響を与えることなく、騒音の低減とオーディオ信号の再生とを同時に行うことができる。

まず、本発明の各実施形態に係る騒音制御装置について説明する前に、本発明の概念について説明する。ヘッドホン装置などにおいて、ユーザの左耳および右耳近傍には、それぞれ音響的に独立した空間が形成される。このような空間に対し、左耳近傍に形成される空間に到来する騒音と右耳近傍に形成される空間に到来する騒音との相関を、コヒーレンス関数を用いて求めてみる。

コヒーレンス関数とは、２つの騒音についての相関の度合いを示す関数である。具体的には、コヒーレンス関数をγ²（ｆ）とし、左耳近傍での騒音に基づく騒音信号Ｎ_LのパワースペクトルをＳ_LL（ｆ）、右耳近傍での騒音に基づく騒音信号Ｎ_RのパワースペクトルをＳ_RR（ｆ）、騒音信号Ｎ_LおよびＮ_RのクロススペクトルをＳ_LR（ｆ）とすると、コヒーレンス関数γ²（ｆ）は式（３）で表される。ただし、ｆは周波数である。

式（３）に基づいてコヒーレンス関数を算出すると、図１に示す結果となった。図１は、コヒーレンス関数の算出結果の一例を示す図である。図１に示す結果では、コヒーレンス関数の値は、騒音の周波数が低くなるにつれて大きくなっている。ここで、コヒーレンス関数の値が大きいほど、２つの騒音の相関は高い。したがって図１に示す結果より、左耳近傍での騒音と右耳近傍での騒音の相関は、周波数が低くなるにつれて高くなっていることがわかった。なお、図１に示す結果では、特に１００Ｈｚ以下の低周波数帯域において相関が極めて高くなっている。

このように、ユーザの左耳および右耳近傍にそれぞれ形成された音響的に独立した空間に対し、左耳近傍での騒音と右耳近傍での騒音の相関が、周波数が低くなるにつれて高くなることを発見した。そしてこの発見は、いずれか一方の空間に到来した騒音をキャンセルするためのキャンセル信号を他方の空間に利用しても、他方の空間に到来する騒音のうち、低周波数帯域の騒音をキャンセルすることができることを意味するものである。つまり、この発見は、いずれか一方の空間に到来した騒音をキャンセルするためのキャンセル信号を他方の空間に利用しても、他方の空間に到来する騒音を十分に低減させることができることを意味するものである。

そこで、本発明においては、ユーザの左耳および右耳近傍にそれぞれ形成された音響的に独立した空間に対し、いずれか一方の空間に到来した騒音をキャンセルするためのキャンセル信号を他方の空間にも利用する。つまり、本発明においては、音響的に独立した２つの空間に対して、キャンセル信号を生成する制御部を共用する。これにより、本発明によれば、騒音低減効果を十分に発揮しつつも、演算量が多い制御部を削減することができる。その結果、制御部における処理を１つの演算処理回路で処理する場合であっても、制御部での入出力遅延を大きくすることのない騒音制御装置を提供することができる。

（第１の実施形態）
以下、図面を参照して本発明における第１の実施形態に係る騒音制御装置について説明する。まず、図２を参照して本実施形態に係る騒音制御装置の構成について説明する。図２は、第１の実施形態に係る騒音制御装置の構成を示す図である。なお、図２は本実施形態に係る騒音制御装置をヘッドホン装置に適用した場合の構成を示している。また、図２、および後述する図３、図７、図８はユーザ１０の頭部上方から見た図であり、ユーザ１０は紙面に向かって上を向いている。

図２において、騒音制御装置は、ヘッドバンド１１、左耳ケース１２ａ、右耳ケース１２ｂ、左耳スピーカ１３ａ、右耳スピーカ１３ｂ、左耳マイク１４ａ、および制御部１５を備える。左耳ケース１２ａはユーザ１０の左耳近傍に配置され、左耳ケース１２ａ内には空間が形成される。右耳ケース１２ｂはユーザ１０の右耳近傍に配置され、右耳ケース１２ｂ内には空間が形成される。左耳ケース１２ａおよび右耳ケース１２ｂは、ヘッドバンド１１によって連結されている。左耳スピーカ１３ａは左耳ケース１２ａ内に配置される。右耳スピーカ１３ｂは右耳ケース１２ｂ内に配置される。左耳スピーカ１３ａは右耳スピーカ１３ｂと同じ特性を有するスピーカである。左耳マイク１４ａは左耳ケース１２ａ内に配置される。

左耳ケース１２ａおよび右耳ケース１２ｂ内に形成された空間は、音響的に独立している。音響的に独立しているとは、上述したように、一方の空間と他方の空間との間における電気音響伝達関数のゲインが十分小さい音響状態を意味する。換言すれば、一方の空間に配置されたスピーカから放射された音が他方の空間に到来したとき、他方の空間に到来する音のレベルが十分小さい音響状態を意味する。音響的に独立している空間の例としては、例えば図２に示したヘッドホン装置における一方の耳近傍に形成される空間と、他方の耳近傍に形成される空間とが挙げられる。また例えば、壁等で仕切られた隣り合う部屋に形成される空間などが挙げられる。

次に、本実施形態に係る騒音制御装置の動作について説明する。左耳マイク１４ａは、左耳ケース１２ａ内に到来する騒音を検出する。左耳マイク１４ａは、検出した騒音に基づく騒音信号を検出信号ｅ_Lとして制御部１５に出力する。制御部１５は、検出信号ｅ_Lのレベルが小さくなるように制御するための制御信号を、検出信号ｅ_Lに基づいて生成する。制御部１５は、生成した制御信号を左耳スピーカ１３ａおよび右耳スピーカ１３ａにそれぞれ出力する。このように、本実施形態に係る騒音制御装置は、音響的に独立した２つの空間に対して、１つの制御部１５を共用している。

左耳近傍では、制御部１５で生成された制御信号に基づく音が左耳スピーカ１３ａから出力される。この結果、左耳近傍では、制御信号に基づく音と騒音とがキャンセルされる。このように、制御信号は、騒音をキャンセルするキャンセル信号である。

左耳近傍において、制御信号に基づく音と騒音とが完全にキャンセルされない場合、制御信号に基づく音と騒音とを合成したときの残差成分である制御誤差が左耳マイク１４ａで検出される。左耳マイク１４ａは、制御誤差に基づく誤差信号を検出信号ｅ_Lとして制御部１５に出力する。このように左耳近傍では、左耳マイク１４ａ、制御部１５、および左耳スピーカ１３ａによって、フィードバックループが形成されることとなる。そしてこのフィードバックループによって、騒音制御装置は制御誤差が減衰するように動作する。

右耳近傍では、左耳近傍で出力された制御信号に基づく音と同じ音が右耳スピーカ１３ｂから出力される。右耳ケース１２ｂ内には、図１に示したように、左耳ケース１２ａ内に到来する騒音と低周波数帯域において相関が高い騒音が到来している。このため、右耳近傍では、左耳近傍で出力された制御信号に基づく音によって、相関が高い低周波数帯域の騒音がキャンセルされる。このように、制御部１５は、左耳および右耳近傍に対して共通のキャンセル信号を生成するものであり、本発明における第１の信号生成手段に相当するものである。

なお、本実施形態に係る騒音制御装置は、左耳マイク１４ａにおいて検出された検出信号ｅ_Lを増幅するためのマイクアンプや、左耳スピーカ１３ａおよび右耳スピーカ１３ｂを駆動できるように制御部１５の制御信号を増幅するためのスピーカアンプなども備えているが、図２では省略している。

次に、図３を参照して制御部１５の構成および処理について詳細に説明する。図３は、図２に示した騒音制御装置の構成例を信号処理上のブロックで示した図である。図３において、図２に示した符号と同じ符号の構成部は同じ機能を有するとし、説明は省略する。

左耳ケース１２ａ内のブロック１２１ａは、左耳スピーカ１３ａの入力から左耳マイク１４ａの出力までの電気音響伝達関数Ｈ_Lを示すブロックである。右耳ケース１２ｂ内のブロック１２１ｂは、右耳スピーカ１３ｂの入力から右耳マイク１４ｂの出力までの電気音響伝達関数Ｈ_Rを示すブロックである。加算器１２２ａは、ブロック１２１ａの出力信号と、左耳ケース１２ａ内に到来する騒音を示す騒音信号Ｎ_Lとを加算する。加算器１２２ａから出力される信号は、上述した検出信号ｅ_Lである。

制御部１５は、フィードバック制御フィルタ１５１および反転器１５２で構成される。フィードバック制御フィルタ１５１には、伝達関数Ｃ_Lを示すフィルタ係数が設定されている。加算器１２２ａから出力された検出信号ｅ_Lは、フィードバック制御フィルタ１５１に入力される。反転器１５２は、フィードバック制御フィルタ１５１の出力信号の位相を反転させる。反転器１５２の出力信号は、ブロック１２１ａおよびブロック１２１ｂにそれぞれ入力される。ここで、騒音信号Ｎ_Lから検出信号ｅ_Lへの伝達関数は式（４）で表される。

なお、フィードバック制御フィルタ１５１の伝達関数Ｃ_Lは、式（５）に示すように、左耳での電気音響伝達関数Ｈ_Lの逆特性となるように設定される。ただし、αは周波数一定のフィルタゲインを示す。

ここで、左耳ケース１２ａ内に騒音が到来すると、左耳マイク１４ａは式（１）から明らかなようにＮ_L／（１＋Ｃ_L×Ｈ_L）を検出信号ｅ_Lとして出力する。フィードバック制御フィルタ１５１には、検出信号ｅ_Lが入力される。このとき、フィードバック制御フィルタ１５１において生成される制御信号は、Ｃ_L×Ｎ_L／（１＋Ｃ_L×Ｈ_L）となる。伝達関数Ｃ_Lは式（５）に示すように設定されているので、制御信号は、Ｎ_L／（Ｈ_L×（１＋１／α））となる。制御信号は、反転器１５２で反転された後、ブロック１２１ａに入力される。したがって、左耳スピーカ１３ａからは、−Ｈ_L×Ｎ_L／（Ｈ_L×（１＋１／α））＝−Ｎ_L／（１＋１／α）となるキャンセル音が左耳近傍に放射されることとなる。その結果、フィルタゲインαが大きいほどキャンセル音が−Ｎ_Lに近くなり、左耳近傍に到来する騒音がキャンセルされる。

一方、右耳スピーカ１３ｂからは、−Ｈ_R×Ｎ_L／（Ｈ_L×（１＋１／α））となるキャンセル音が右耳近傍に放射されることとなる。ここで、左耳スピーカ１３ａと右耳スピーカ１３ｂは同じ特性を有する。すなわちＨ_L≒Ｈ_Rの関係が成り立つ。また、図１で示したように低周波数帯域の騒音についてはＮ_L≒Ｎ_Rという関係式が成り立つ。また、フィルタゲインαが大きく、１／α≒０という関係式が成り立つとする。これらにより、低周波数帯域の騒音については式（６）が成り立つ。その結果、右耳近傍については、低周波数帯域の騒音がキャンセルされる。

以上のように、本実施形態に係る騒音制御装置は、音響的に独立した２つの空間に対して、１つの制御部１５で生成される共通の制御信号を用いて騒音を低減する制御を行う。つまり、本実施形態に係る騒音制御装置は、音響的に独立した２つの空間に対して制御部１５を共用している。ここで、音響的に独立した２つの空間にそれぞれ到来する騒音は、図１に示したように低周波数帯域において相関が高くなる。したがって、左耳ケース１２ａ内に到来する騒音に対しては、全周波数帯域の騒音をキャンセルすることができ、右耳ケース１２ｂ内に到来する騒音に対しては、低周波数帯域の騒音をキャンセルすることができる。つまり、音響的に独立した２つの空間に対して制御部１５を共用しても、音響的に独立した２つの空間にそれぞれ到来する騒音を十分に低減することができる。これにより、本実施形態に係る騒音制御装置によれば、騒音低減効果を十分に発揮しつつも、演算量が多い制御部１５を１つに削減することができる。その結果、本実施形態によれば、制御部１５における処理を１つの演算処理回路で処理する場合であっても、制御部１５での入出力遅延を大きくすることのない騒音制御装置を提供することができる。

また本実施形態に係る騒音制御装置は、音響的に独立した２つの空間に対して制御を行っている。したがって、本実施形態に係る騒音制御装置においては、右耳スピーカ１３ｂから左耳マイク１４ａへのキャンセル音の漏れ（クロストーク）を考慮する必要がない。これにより、本実施形態に係る騒音制御装置によれば、キャンセル音の漏れを制御するための回路を設ける必要がないというメリットがある。

なお、図３で説明した制御部１５の処理では、右耳近傍に、左耳近傍で出力された制御信号に基づく音と同じ音が出力されるとした。したがって右耳近傍には、低周波数帯域以外の相関の低いキャンセル音も出力されている。ここで、相関が低い周波数帯域のキャンセル音が右耳近傍に出力される場合、キャンセル音の周波数が高いために、キャンセル音が右耳ケース１２ｂに到来する騒音と同振幅かつ逆位相にならなくなる場合がある。キャンセル音が右耳ケース１２ｂに到来する騒音と同振幅かつ逆位相にならない場合、その周波数帯域においてキャンセル音が騒音を増加させる方向に重畳されてしまう。つまり、ユーザ１０は、その周波数帯域において騒音が増加したと感じてしまう。したがってこの場合、図１に示したコヒーレンス関数の周波数特性に応じた特性を有する制御信号を制御部１５に生成させるようにすれば、より好ましい。キャンセル音の周波数特性がコヒーレンス関数の周波数特性に応じた特性となるので、制御回路を新たに設けることなく、ユーザ１０が感じる騒音の増加を回避することができる。

なお、コヒーレンス関数の周波数特性に応じた特性とは、周波数が低くなるにつれて制御信号のレベルが大きくなる特性である。このような特性としては、例えばコヒーレンス関数の周波数特性そのものを模擬した特性であってもよいし、所定の周波数を基準周波数として、基準周波数以下の周波数ではレベルが一定値となり、基準周波数より周波数が高くなるにつれて一定値からレベルが減衰していく特性などであってもよい。

図４は、コヒーレンス関数の周波数特性に応じた特性を有する制御信号を制御部１５が生成した場合の騒音低減効果を示す図である。図４では、１５０Ｈｚを基準周波数として、１５０Ｈｚ以下の周波数ではレベルが一定値となり、１５０Ｈｚより周波数が高くなるにつれて一定値からレベルが減衰していく特性を有する制御信号を用いている。図４のうちの図４Ａは、左耳近傍の騒音低減効果を示す図である。図４Ｂは、右耳近傍の騒音低減効果を示す図である。図４Ａに示すように、左耳近傍においては、１５０Ｈｚ以下の低周波数帯域において制御時の騒音のレベルが非制御時に比べて十分に低減していることがわかる。また図４Ｂに示すように、右耳近傍においても、１５０Ｈｚ以下の周波数帯域において制御時の騒音のレベルが非制御時に比べて低減していることがわかる。右耳近傍においては、低減したレベルの量が左耳近傍よりは劣るものの、１０ｄＢ以上の十分な騒音低減効果が得られることがわかる。

なお、上述した制御部１５の構成は、図３に示した構成に限定されない。制御部１５は、図５に示すように、エコーキャンセルフィルタ１５３および減算器１５４をさらに備える構成であってもよい。図５は、図３に示す制御部１５の他の構成例を示す図である。エコーキャンセルフィルタ１５３は、ハウリングに寄与するエコーをキャンセルするフィルタである。エコーキャンセルフィルタ１５３には、伝達関数Ｅ_Lを示すフィルタ係数が設定されている。減算器１５４は、加算器１２２ａから出力される検出信号ｅ_Lから、エコーキャンセルフィルタ１５３の出力信号を減算する。減算器１５４の出力信号は、フィードバック制御フィルタ１５１に入力される。反転器１５２の出力信号は、エコーキャンセルフィルタ１５３、ブロック１２１ａおよび１２１ｂにそれぞれ入力される。ここで、騒音信号Ｎ_Lから検出信号ｅ_Lへの伝達関数は式（７）で表される。

ここで、エコーキャンセルフィルタ１５３の伝達関数Ｅ_Lは、左耳での電気音響伝達関数Ｈ_Lを模擬するように設定される。この場合、式（７）の分母が１となり、制御部１５が常時安定に動作することとなる。さらに、フィードバック制御フィルタ１５１の伝達関数Ｃ_Lは、式（５）に示したように、左耳での電気音響伝達関数Ｈ_Lの逆特性となるように設定される。この場合、式（７）の右辺は０となり、左耳近傍の騒音がキャンセルされる。このように、制御部１５を図５に示した構成にすることで、フィードバックループの安定化が図れる。その結果、ハウリングなどの発振に伴う異音の発生を抑えることができる。

また、上述した制御部１５の構成は、図６に示す構成であってもよい。図６は、図３に示す制御部１５の他の構成例を示す図である。図６において、制御部１５は、フィルタードＸフィルタ１５５、係数更新部１５６、適応フィルタ１５７、および反転器１５２を備える。フィルタードＸフィルタ１５５は、電気音響伝達関数Ｈ_Lを模擬したフィルタ係数が設定されるフィルタである。係数更新部１５６は、ＬＭＳアルゴリズムに基づいてフィルタ係数を逐次算出し、適応フィルタ１５７に設定されるフィルタ係数を更新する。適応フィルタ１５７は、自身に設定されたフィルタ係数を逐次変更することが可能なフィルタである。なお、図６に示した制御部１５の各構成部は、デジタル回路で構成されているとする。制御部１５の各構成部をデジタル回路で構成した場合、制御部１５は、図６には示していないが、アナログ／デジタル変換器、デジタル／アナログ変換器、およびアンチエイリアスフィルタなども備えることとなる。

係数更新部１５６は、加算器１２２ａから出力される検出信号ｅ_Lのレベルが小さくなるように、式（８）で表される更新式によってフィルタ係数を逐次算出する。

ただし、ｗ（ｋ）はサンプリング時刻ｋにおけるフィルタ係数ベクトル、μは適応ステップサイズ、ｅ_L（ｋ）はサンプリング時刻ｋにおける検出信号、ｘ（ｋ）はサンプリング時刻ｋにおける入力ベクトルである。ｘ（ｋ）は、フィルタードＸフィルタ１５５の出力信号をサンプリング時刻ｋ−ｍ＋１からｋまでについてベクトル化したものである（ｍは適応フィルタ１５７のフィルタタップ数）。係数更新部１５６において算出されたフィルタ係数は、適応フィルタ１５７のフィルタ係数として設定される。係数更新部１５６は、検出信号ｅ_Lが小さくなり収束した時点で算出処理を終了する。この終了時点で適応フィルタ１５７に設定されるフィルタ係数を用いれば、図３で説明した処理と同様に、左右両耳近傍の騒音を低減することができる。なお、図６に示す構成に対し、図５に示したエコーキャンセルフィルタ１５３および減算器１５４をさらに追加してもよい。

なお、図２に示した騒音制御装置では、騒音を検出するマイクである左耳マイク１４ａを左耳ケース１２ａ内に配置していたがこれに限定されない。騒音を検出するマイクが、左耳ケース１２ａ内ではなく、右耳ケース１２ｂ内に配置されてもよい。この場合、図３に示した制御部１５を構成するフィードバック制御フィルタ１５１のフィルタ係数は、右耳での電気音響伝達関数Ｈ_Rの逆特性となるように設定される。

また、図２に示した騒音制御装置では、騒音制御装置をヘッドホン装置に適用していたが、これに限定されない。本実施形態に係る騒音制御装置は、音響的に独立した空間に到来する騒音を低減させることを必要とする装置であれば、いずれの装置に適用されてもよい。

また、図２に示した騒音制御装置では、音響的に独立した空間として、左耳ケース１２ａおよび右耳ケース１２ｂ内の２つの空間を想定していたが、空間は２つに限定されない。音響的に独立した空間が３つ以上あってもよい。この場合、それぞれの空間にはスピーカが配置され、少なくとも１つの空間にはマイクが配置される。そして制御部１５は１つだけ設けられる。制御部１５は、マイクで検出された騒音をキャンセルするための制御信号を生成し、各空間に配置されたスピーカに対して共通の制御信号をそれぞれ出力する。

また、図２に示した騒音制御装置では、左耳ケース１２ａ内に配置された左耳マイク１４ａの検出信号ｅ_Lを用いるフィードバック制御のみで、騒音をキャンセルする制御を行っていた。これに対し、図２に示した騒音制御装置が、図７に示すように、外部マイク１４ｃ、フィードフォワード制御部１６、および加算器１７をさらに備えていてもよい。図７は、図２に示した騒音制御装置が外部マイク１４ｃ、フィードフォワード制御部１６、および加算器１７をさらに備えた構成を示す図である。

外部マイク１４ｃは、左耳ケース１２ａの外部に配置される。左耳ケース１２ａの外部の空間は、音響的に独立した空間ではなく、騒音源が存在する空間である。外部マイク１４ｃは、左耳ケース１２ａの外部の騒音を検出する。つまり、外部マイク１４ｃは、騒音源から到来する騒音を検出する。外部マイク１４ｃは、検出した外部の騒音に基づく外部騒音信号を外部検出信号ｅ_oとしてフィードフォワード制御部１６に出力する。フィードフォワード制御部１６は、設定された伝達関数Ｇを示すフィルタ係数に基づいて、外部検出信号ｅ_oをキャンセルするキャンセル信号を制御信号として生成する。このように、フィードフォワード制御部１６は、外部の騒音をキャンセルするキャンセル信号を生成するものであり、本発明における第２の信号生成手段に相当するものである。

フィードフォワード制御部１６の伝達関数Ｇは、外部マイク１４ｃの位置から左耳マイク１４ａの位置までの電気音響伝達関数をＨとしたとき、式（９）を満足するように設計されればよい。なお、式（９）中のＨ_Lは、左耳スピーカ１３ａの入力から左耳マイク１４ａの出力までの電気音響伝達関数である。

式（９）からわかるように、フィードフォワード制御部１６の伝達関数Ｇは、Ｇ＝−Ｈ／Ｈ_Lと設定されればよい。このような構成にすることで、フィードバック制御による騒音低減効果に対し、フィードフォワード制御による騒音低減効果がさらに加わることとなる。その結果、騒音低減効果をさらに大きくすることができる。

また、図２に示した騒音制御装置では、騒音を低減する機能のみを有する構成としたが、オーディオ信号出力機能と組み合わせた構成にしてもよい。図８は、騒音を低減する機能とオーディオ信号出力機能とを組み合わせた構成を示す図である。図８において、図２に示した符号と同じ符号の構成部は同じ機能を有するとし、説明は省略する。

図８に示す構成は、図２に示した構成に対し、オーディオ信号出力部１８、オーディオ信号キャンセル部１９、減算器２０、加算器２１ａおよび２１ｂが追加された構成である。オーディオ信号出力部１８は、音楽等のステレオオーディオ信号を出力する。図８では、オーディオ信号出力部１８は、左耳へのオーディオ信号Ａ_Lと右耳へのオーディオ信号Ａ_Rとを出力している。オーディオ信号キャンセル部１９は、電気音響伝達関数Ｈ_Lを模擬する伝達関数を示すフィルタ係数に基づいて、オーディオ信号Ａ_Lをキャンセルするキャンセル信号を生成する。このように、オーディオ信号キャンセル部１９は、オーディオ信号Ａ_Lをキャンセルするキャンセル信号を生成するものであり、本発明における第４の信号生成手段に相当するものである。減算器２０は、検出信号ｅ_Lから、オーディオ信号Ａ_Lをキャンセルするキャンセル信号を減算する。減算器２０の出力信号は、制御部１５に入力される。制御部１５から出力される制御信号は、加算器２１ａにおいてオーディオ信号Ａ_Lと加算される。加算器２１ａの出力信号は、左耳スピーカ１３ａに入力される。左耳スピーカ１３ａは、制御信号およびオーディオ信号Ａ_Lに基づく音を出力する。同様に、制御部１５から出力される制御信号は、加算器２１ｂにおいてオーディオ信号Ａ_Rと加算される。加算器２１ｂの出力信号は、右耳スピーカ１３ｂに入力される。右耳スピーカ１３ｂは、制御信号およびオーディオ信号Ａ_Rに基づく音を出力する。

ここで、左耳マイク１４ａからの検出信号ｅ_Lには、オーディオ信号Ａ_Lが含まれる。しかしながら、減算器２０は、検出信号ｅ_Lから、オーディオ信号Ａ_Lをキャンセルするキャンセル信号を減算する。したがって、制御部１５にはオーディオ信号Ａ_Lが入力されないこととなり、制御部１５では図３で説明した処理と同様の処理が行われる。

このように図８に示す構成によれば、騒音の低減とステレオオーディオ信号の再生とを同時に行うことができる。また、図８に示す構成によれば、オーディオ信号に影響を与えることなく、両耳近傍にそれぞれ到来する騒音を低減することができる。なお、オーディオ信号出力部１８は、ステレオオーディオ信号を出力するだけでなく、モノラル信号を両耳に出力するものであってもよい。また、オーディオ信号出力部１８は、ＤＶＤコンテンツ等のマルチチャンネルオーディオ信号をダウンミックスして両耳に出力するものであってもよい。

（第２の実施形態）
以下、図面を参照して本発明の第２の実施形態に係る騒音制御装置について説明する。上述した電気音響伝達関数Ｈ_LおよびＨ_Rには、通常、高周波数帯域において位相遅れが存在する。このため、第１の実施形態で説明した制御部１５の伝達関数Ｃ_Lを電気音響伝達関数Ｈ_Lの逆特性に設定していても、高周波数帯域においては逆特性とならず、騒音低減効果が悪化する場合がある。そこで本実施形態では、電気音響伝達関数の位相が遅れる所定の周波数より高い高周波数帯域については、位相が遅れた電気音響伝達関数に基づくフィルタ係数を設定した高域制御部を別に用いて制御を行う。

以下、図９を参照して第２の実施形態に係る騒音制御装置の構成について説明する。図９は、第２の実施形態に係る騒音制御装置の構成を示す図である。図９において、図２に示した第１の実施形態に係る騒音制御装置と同じ符号で示した構成部は同じ機能を有するとし、詳細な説明は省略する。また、図９、および後述する図１１はユーザ１０の頭部上方から見た図であり、ユーザ１０は紙面に向かって上を向いている。

図９において、騒音制御装置は、ヘッドバンド１１、左耳ケース１２ａ、右耳ケース１２ｂ、左耳スピーカ１３ａ、右耳スピーカ１３ｂ、左耳マイク１４ａ、右耳マイク１４ｂ、制御部１５ａ、加算器２１ａおよび２１ｂ、左耳高域制御部２５ａ、および右耳高域制御部２５ｂを備える。図９に示す構成は、図２に示した第１の実施形態に対し、右耳マイク１４ｂ、加算器２１ａおよび２１ｂ、左耳高域制御部２５ａ、および右耳高域制御部２５ｂを新たに備える点で異なる。また、図２に示した第１の実施形態に係る制御部１５が、制御部１５ａに入れ替わっている点でも異なる。このうち、右耳マイク１４ｂは、右耳ケース１２ｂ内に配置され、ユーザ１０の左耳近傍に形成された空間に到来する騒音を検出する。

次に、本実施形態に係る騒音制御装置の動作について説明する。左耳マイク１４ａは、左耳ケース１２ａ内に到来する騒音を検出する。左耳マイク１４ａは、検出した騒音に基づく騒音信号を検出信号ｅ_Lとして、制御部１５ａおよび左耳高域制御部２５ａにそれぞれ出力する。制御部１５ａは、検出信号ｅ_Lのレベルが小さくなるように制御するための、所定の周波数以下の周波数を有する制御信号を、検出信号ｅ_Lに基づいて生成する。つまり、制御部１５ａは、左耳ケース１２ａ内に到来する所定の周波数以下の騒音をキャンセルするためのキャンセル信号を生成する。ここで、所定の周波数とは、電気音響伝達関数Ｈ_Lの位相遅れが生じる周波数よりも低い周波数である。制御部１５ａは、生成した制御信号を加算器２１ａおよび２１ｂにそれぞれ出力する。左耳高域制御部２５ａは、検出信号ｅ_Lのレベルが小さくなるように制御するための、所定の周波数より高い周波数を有する制御信号を、検出信号ｅ_Lに基づいて生成する。つまり、左耳高域制御部２５ａは、左耳ケース１２ａ内に到来する所定の周波数より高い騒音をキャンセルするためのキャンセル信号を生成する。左耳高域制御部２５ａは、生成した制御信号を加算器２１ａに出力する。加算器２１ａは、制御部１５ａで生成された制御信号と、左耳高域制御部２５ａで生成された制御信号とを加算する。加算器２１ａで加算された信号は、左耳スピーカ１３ａに入力される。左耳スピーカ１３ａは、制御部１５ａで生成された制御信号と、左耳高域制御部２５ａで生成された制御信号とに基づく音を出力する。この結果、左耳近傍では、各制御信号に基づく音と騒音とがキャンセルされる。

左耳近傍において、各制御信号に基づく音と騒音とが完全にキャンセルされない場合、各制御信号に基づく音と騒音とを合成したときの残差成分である制御誤差が左耳マイク１４ａで検出される。左耳マイク１４ａは、制御誤差に基づく誤差信号を検出信号ｅ_Lとして、制御部１５ａおよび左耳高域制御部２５ａにそれぞれ出力する。このように左耳近傍では、左耳マイク１４ａ、制御部１５ａ、加算器２１ａ、および左耳スピーカ１３ａによるフィードバックループが形成されることとなる。さらに、左耳近傍では、左耳マイク１４ａ、左耳高域制御部２５ａ、加算器２１ａ、および左耳スピーカ１３ａによるフィードバックループも形成されることとなる。これら２つのフィードバックループによって、騒音制御装置は第１の実施形態と比べて左耳近傍での制御誤差がさらに減衰するように動作する。

右耳近傍では、右耳マイク１４ｂが右耳ケース１２ｂ内に到来する騒音を検出する。右耳マイク１４ｂは、検出した騒音に基づく騒音信号を検出信号ｅ_Rとして、右耳高域制御部２５ｂに出力する。右耳高域制御部２５ｂは、検出信号ｅ_Rのレベルが小さくなるように制御するための、所定の周波数より高い周波数を有する制御信号を、検出信号ｅ_Rに基づいて生成する。つまり、右耳高域制御部２５ｂは、右耳ケース１２ｂ内に到来する所定の周波数より高い騒音をキャンセルするためのキャンセル信号を生成する。右耳高域制御部２５ｂは、生成した制御信号を加算器２１ｂに出力する。加算器２１ｂは、制御部１５ａで生成された制御信号と、右耳高域制御部２５ｂで生成された制御信号とを加算する。加算器２１ｂで加算された信号は、右耳スピーカ１３ｂに入力される。右耳スピーカ１３ｂは、制御部１５ａで生成された制御信号と、右耳高域制御部２５ｂで生成された制御信号とに基づく音を出力する。ここで、右耳ケース１２ｂ内には、図１に示したように、左耳ケース１２ａ内に到来する騒音と低周波数帯域において相関が高い騒音が到来している。このため、右耳近傍では、制御部１５ａで生成された制御信号に基づく音によって、相関が高い低周波数帯域の騒音がキャンセルされる。右耳高域制御部２５ｂで生成された制御信号に基づく音と、当該制御信号が有する周波数帯域の騒音とがキャンセルされる。このように、制御部１５ａは、左耳および右耳近傍に対して共通のキャンセル信号を生成するものであり、本発明における第１の信号生成手段に相当するものである。また、左耳高域制御部２５ａおよび右耳高域制御部２５ｂは、高周波数帯域の騒音をキャンセルするキャンセル信号を生成するものであり、本発明における第３の信号生成手段に相当するものである。また、制御部１５ａは、左耳および右耳にそれぞれ形成された空間に対して１つだけ存在するものである。また、左耳高域制御部２５ａおよび右耳高域制御部２５ｂは、左耳および右耳に形成された２つの空間にそれぞれ対応して存在するものである。

右耳近傍において、各制御信号に基づく音と騒音とが完全にキャンセルされない場合、各制御信号に基づく音と騒音とを合成したときの残差成分である制御誤差が右耳マイク１４ｂで検出される。右耳マイク１４ｂは、制御誤差に基づく誤差信号を検出信号ｅ_Rとして、右耳高域制御部２５ｂに出力する。このように右耳近傍では、右耳マイク１４ｂ、右耳高域制御部２５ｂ、加算器２１ｂ、および右耳スピーカ１３ｂによるフィードバックループが形成されることとなる。このフィードバックループによって、騒音制御装置は右耳近傍での制御誤差が減衰するように動作する。

次に、図１０を参照して制御部１５ａの構成について説明する。図１０は、制御部１５ａの構成を示す図である。なお、図１０では、一例として適応フィルタを用いて制御部１５ａを実現した構成を示している。図１０に示す制御部１５ａの構成は、図６に示した制御部１５の構成に対し、ローパスフィルタ１５８および１５９を追加した構成である。ローパスフィルタ１５８は、フィルタードＸフィルタ１５５の出力信号のうち、所定の周波数より高い高域成分を減衰させる。ローパスフィルタ１５９は、左耳マイク１４ａの出力信号のうち、所定の周波数より高い高域成分を減衰させる。このため、係数更新部１５６においては、所定の周波数より高い高域成分のフィルタ係数が更新され難くなる。これにより、係数更新部１５６で算出されるフィルタ係数を、所定の周波数以下の低周波数帯域のみゲインを持つようなフィルタ係数に収束させることができる。係数更新部１５６で算出されたフィルタ係数は、適応フィルタ１５７のフィルタ係数として設定される。したがって、制御部１５ａにおいて生成される制御信号は、電気音響伝達関数の逆特性を有するフィルタ係数に基づいて生成される信号となり、所定の周波数以下の周波数を有する信号となる。

左耳高域制御部２５ａおよび右耳高域制御部２５ｂは、図１０で示した制御部１５ａの構成のうち、ローパスフィルタ１５８および１５９を、それぞれハイパスフィルタに入れ替えることにより実現される。各ハイパスフィルタは、入力される信号のうち、所定の周波数以下の低域成分を減衰させる。このため、係数更新部１５６においては、所定の周波数以下の低域成分のフィルタ係数が更新され難くなる。また、係数更新部１５６においては、所定の周波数より高い高周波数帯域において位相が遅れた電気音響伝達関数の逆特性を有するフィルタ係数が更新されることとなる。これにより、係数更新部１５６で算出されるフィルタ係数を、位相が遅れた電気音響伝達関数の逆特性を有する、所定の周波数より高い高周波数帯域のみゲインを持つようなフィルタ係数に収束させることができる。係数更新部１５６で算出されたフィルタ係数は、適応フィルタ１５７のフィルタ係数として設定される。したがって、左耳高域制御部２５ａにおいて生成される制御信号は、位相が遅れた電気音響伝達関数Ｈ_Lの逆特性を有するフィルタ係数に基づいて生成される信号となり、所定の周波数より高い周波数を有する信号となる。また、右耳高域制御部２５ｂにおいて生成される制御信号は、位相が遅れた電気音響伝達関数Ｈ_Rの逆特性を有するフィルタ係数に基づいて生成される信号となり、所定の周波数より高い周波数を有する信号となる。

以上のように、本実施形態に係る騒音制御装置は、電気音響伝達関数の位相が遅れる所定の周波数より高い高周波数帯域については、位相が遅れた電気音響伝達関数に基づくフィルタ係数を設定した左耳高域制御部２５ａおよび右耳高域制御部２５ｂを用いて別に制御を行う。つまり、制御部１５ａと、左耳高域制御部２５ａおよび右耳高域制御部２５ｂとによって周波数帯域を分けて制御信号を生成する。これにより、電気音響伝達関数の位相遅れに対応した最適な制御を行うことができる。その結果、第１の実施形態に対して、騒音低減効果を発揮する周波数帯域をさらに拡大することができる。また本実施形態に係る騒音制御装置によれば、制御部１５ａが所定の周波数以下の制御信号を生成するだけでよくなるので、第１の実施形態の制御部１５よりも処理負担を軽減させることができる。

なお、図９に示した騒音制御装置の構成に対し、図１１に示すように、エコーキャンセル部２６および減算器２７をさらに追加してもよい。図１１は、図９に示した騒音制御装置の構成に対し、エコーキャンセル部２６および減算器２７をさらに追加した構成を示す図である。エコーキャンセル部２６は、ハウリングに寄与するエコーをキャンセルするものであり、図５に示したエコーキャンセルフィルタ１５３と同様の機能を有する。エコーキャンセル部２６には、伝達関数Ｅ_Lを示すフィルタ係数が設定されている。伝達関数Ｅ_Lは、左耳での電気音響伝達関数Ｈ_Lを模擬するように設定される。エコーキャンセル部２６は、加算器２１ａからの出力信号を伝達関数Ｅ_Lを示すフィルタ係数に基づいて処理し、処理した信号を減算器２７に出力する。減算器２７は、左耳マイク１４ａで出力される検出信号ｅ_Lから、エコーキャンセル部２６の出力信号を減算する。このように、エコーキャンセル部２６を追加することによって、制御部１５ａを含むフィードバックループと、左耳高域制御部２５ａを含むフィードバックループとに対し、処理を安定させることができる。その結果、ハウリングなどの発振に伴う異音の発生を抑えることができる。

（第３の実施形態）
以下、図面を参照して本発明の第３の実施形態に係る騒音制御装置について説明する。本実施形態に係る騒音制御装置は、上述した第２の実施形態に対して、さらに騒音の到来方向に対応した最適な騒音低減効果を発揮することが可能な装置である。

図１２を参照して第３の実施形態に係る騒音制御装置の構成について説明する。図１２は、第３の実施形態に係る騒音制御装置の構成を示す図である。図１２において、騒音制御装置は、ヘッドバンド１１、左耳ケース１２ａ、右耳ケース１２ｂ、左耳スピーカ１３ａ、右耳スピーカ１３ｂ、左耳マイク１４ａ、右耳マイク１４ｂ、制御部１５ａ、加算器２１ａおよび２１ｂ、左耳高域制御部２５ａ、右耳高域制御部２５ｂ、および切り替え部３０を備える。図１２に示す構成は、図９に示した第２の実施形態に対し、切り替え部３０を新たに備える点で異なる。図９と同じ符号で示した構成要素は同じ機能を有するとし、説明を省略する。また、図１２、および後述する図１３Ａ、図１５、図１７はユーザ１０の頭部上方から見た図であり、ユーザ１０は紙面に向かって上を向いている。以下、異なる点を中心に説明する。

切り替え部３０は、制御部１５ａの入力が接続されるべきマイクの出力を、左耳マイク１４ａの出力および右耳マイク１４ｂの出力のいずれかに切り替える。切り替え部３０には、端子ａ〜ｃが設けられている。制御部１５ａの入力は、端子ｃと接続されている。左耳マイク１４ａの出力は、端子ａと接続されている。右耳マイク１４ｂの出力は、端子ｂと接続されている。切り替え部３０は、端子ａｃ間を結線するか、端子ｂｃ間を結線するかによって、結線状態を切り替える。いずれの結線状態に切り替えるかは、ユーザ１０の操作に応じて行われる。図１２では、切り替え部３０の結線状態が端子ａｃ間を結線した状態になっている。

次に、図１２および図１３を参照して、切り替え部３０の結線状態と騒音低減動作との関係について説明する。以下の説明では、図１２に示したように、騒音源がユーザ１０の左耳側に存在する環境を想定して説明する。図１３は、切り替え部３０の結線状態と騒音低減動作との関係を説明するための図である。図１３Ａは、騒音源がユーザ１０の左耳側に存在している様子を示す図である。図１３Ｂは、図１３Ａに示す環境において、左耳マイク１４ａで検出された騒音の時間軸波形を示した図である。図１３Ｃは、図１３Ａに示す環境において、右耳マイク１４ｂで検出された騒音の時間軸波形を示した図である。

騒音源がユーザ１０の左耳側に存在する環境では、騒音源から発生した騒音はユーザ１０の左側から右側へ伝達する。ここで、ユーザ１０の左右両耳は、一般的には距離１５ｃｍだけ離れている。したがって、音速を３４０ｍ／ｈとすると、左耳マイク１４ａで騒音が検出されるタイミングと、右耳マイク１４ｂで検出されるタイミングとの間には、約０．４ｍｓの時間差が存在する。つまり、図１３Ｂおよび図１３Ｃに示すように、右耳マイク１４ｂで検出されるタイミングが、左耳マイク１４ａで検出されるタイミングよりも約０．４ｍｓ遅れることとなる。

ここで、図１２に示すように、切り替え部３０の結線状態が端子ａｃ間を結線した状態になっている場合、制御部１５ａは、左耳マイク１４ａの検出信号ｅ_Lを用いて制御信号を生成する。このとき、理想では、左耳近傍に騒音が到来したタイミングと同時に、左耳マイク１４ａの検出信号ｅ_Lを用いて生成された制御信号に基づく音が右耳スピーカ１３ｂから放射される。したがって、制御信号に基づく音が右耳スピーカ１３ｂから放射されるタイミングより０．４ｍｓ後に、制御対象となる騒音が右耳近傍に到来することとなる。

一方、切り替え部３０の結線状態が端子ｂｃ間を結線した状態になっている場合、制御部１５ａは、右耳マイク１４ｂの検出信号ｅ_Rを用いて制御信号を生成する。このとき、理想では、右耳近傍に騒音が到来したタイミングと同時に、右耳マイク１４ｂの検出信号ｅ_Rを用いて生成された制御信号に基づく音が右耳スピーカ１３ｂから放射される。つまり、騒音が右耳近傍に到来するタイミングと、右耳近傍に右耳スピーカ１３ｂから制御信号に基づく音が放射されるタイミングとが同じタイミングになる。

しかし、実際には、制御部１５ａの処理遅延、あるいは電気音響伝達関数の群遅延などの処理遅延によって、マイクにおいて騒音が検出されてから制御信号に基づく音がスピーカから出力されるまでには時間遅れが存在する。

したがって、図１２に示すように、切り替え部３０の結線状態が端子ａｃ間を結線した状態になっている場合、上記処理遅延による時間遅れが０．４ｍｓ程度であれば、この処理遅延による時間遅れと図１２に示す結線状態の場合の時間遅れとが相殺されることになる。つまり、実際には、図１２に示す結線状態の場合、右耳スピーカ１３ｂから制御信号に基づく音が放射されるタイミングと、騒音が右耳近傍に到来するタイミングとが同じタイミングになる。

なお、左耳近傍では、上記処理遅延による時間遅れは相殺されない。つまり、図１２に示す結線状態の場合、左耳近傍では、左耳スピーカ１３ａから制御信号に基づく音が放射されるタイミングが、騒音が左耳近傍に到来するタイミングより、上記処理遅延分（０．４ｍｓ）だけ遅れることとなる。したがって、左耳近傍では、右耳近傍に比べ、騒音を低減するレベルが小さくなる。

一方、切り替え部３０の結線状態が端子ｂｃ間を結線した状態になっている場合、右耳近傍では、右耳スピーカ１３ｂから制御信号に基づく音が放射されるタイミングが、騒音が右耳近傍に到来するタイミングより、上記処理遅延分（０．４ｍｓ）だけ遅れることとなる。

なお、左耳近傍では、左耳スピーカ１３ａから制御信号に基づく音が放射されるタイミングが、騒音が左耳近傍に到来するタイミングより、上記処理遅延分（０．４ｍｓ）と、騒音が左耳から右耳近傍に到来するまでの時間遅れ分（０．４ｍｓ）とを加算した分（０．８ｍｓ）だけ遅れることとなる。つまり、左耳近傍では、右耳近傍に比べ、騒音を低減するレベルが小さくなる。

ここで、切り替え部３０の結線状態が端子ａｃ間を結線した状態である場合と、端子ｂｃ間を結線した状態である場合とで、制御信号に基づく音がスピーカから放射されるタイミングと、騒音が到来するタイミングとの間の時間遅れを比較してみる。切り替え部３０の結線状態が端子ａｃ間を結線した状態である場合、上述したように、右耳近傍では時間遅れが０であり、左耳近傍では時間遅れが上記処理遅延分（０．４ｍｓ）となる。一方、切り替え部３０の結線状態が端子ｂｃ間を結線した状態である場合、上述したように、右耳近傍では時間遅れが上記処理遅延分（０．４ｍｓ）であり、左耳近傍では時間遅れが上記処理遅延分（０．４ｍｓ）と、騒音が左耳から右耳近傍に到来するまでの時間遅れ分（０．４ｍｓ）とを加算した分（０．８ｍｓ）となる。したがって、切り替え部３０の結線状態が端子ａｃ間を結線した状態である場合、つまり、騒音源に最も近い位置に存在する左耳マイク１４ａを用いて制御した方が、騒音を低減するレベルを大きくすることができる。

騒音源がユーザ１０の左耳側に存在する環境において、左耳マイク１４ａの検出信号ｅ_Lを用いて制御した場合の右耳マイク１４ｂの検出信号ｅ_Rの周波数特性を図１４Ａに示す。また騒音源がユーザ１０の左耳側に存在する環境において、右耳マイク１４ｂの検出信号ｅ_Rを用いて制御した場合の左耳マイク１４ａの検出信号ｅ_Lの周波数特性を図１４Ｂに示す。制御時では、図１４Ａに示す検出信号の方が、非制御時に対して音圧レベルが低減する周波数帯域が広く、非制御時に対して音圧レベルが低減する量も多いことがわかる。つまり、図１４Ａに示す検出信号の方が、騒音が低減する周波数帯域、および騒音が低減する量のいずれについても優位であることがわかる。

なお、騒音源がユーザ１０の右耳側に存在する環境を想定した場合、ユーザ１０の操作によって切り替え部３０が、制御部１５ａの入力が接続されるべきマイクの出力を、騒音源に最も近い右耳マイク１４ｂの出力に切り替えればよい。また、騒音制御装置がマイクを３つ以上備えている場合であっても、ユーザ１０の操作によって切り替え部３０が、制御部１５ａの入力が接続されるべきマイクの出力を、騒音源に最も近いマイクの出力に切り替えればよい。

以上のように、本実施形態に係る騒音制御装置は、ユーザ１０の操作によって切り替え部３０が、制御部１５ａの入力が接続されるべきマイクの出力を、騒音源に最も近いマイクの出力に切り替える。これにより、騒音の到来方向に対応した最適な騒音低減効果を発揮することができる。

なお、上述では、ユーザ１０の操作によって切り替え部３０が接続を切り替えるとしたが、ユーザ１０が騒音源の位置を特定できない場合、マイク判定部３１および切り替え制御部３２を新たに追加した構成としてもよい。図１５は、図１２に示す構成に対してマイク判定部３１および切り替え制御部３２を新たに追加した構成を示す図である。

図１５において、マイク判定部３１は、左耳マイク１４ａの検出信号ｅ_Lと右耳マイク１４ｂの検出信号ｅ_Rとを参照して、騒音源に最も近いマイクが左耳マイク１４ａおよび右耳マイク１４ｂのいずれのマイクであるかを判定する。以下、マイク判定部３１の判定方法について説明する。なお、図１５に示す騒音制御装置の初期状態は、切り替え部３０が端子ａｃ間または端子ｂｃ間のいずれかを結線している状態であるとする。マイク判定部３１は、左耳マイク１４ａの検出信号ｅ_Lと右耳マイク１４ｂの検出信号ｅ_Rとをそれぞれ周波数分析する。マイク判定部３１は、制御部１５ａで制御を行っている周波数帯域内の或る周波数ｆにおいて、左耳マイク１４ａの検出信号ｅ_Lの音圧レベルと、右耳マイク１４ｂの検出信号ｅ_Rの音圧レベルとを比較する。

ここで、上述したように、切り替え部３０が端子ａｃ間または端子ｂｃ間のいずれを結線している状態であっても、騒音源に近い耳近傍では、他方の耳近傍に比べ、騒音を低減するレベルが小さくなる。つまり、切り替え部３０が端子ａｃ間または端子ｂｃ間のいずれを結線している状態であっても、騒音源に近いマイクの検出信号の音圧レベルの方が、他方のマイクの検出信号の音圧レベルより高くなる。したがって、マイク判定部３１は、音圧レベルが大きいマイクを騒音源に最も近いマイクと判定する。

非制御時における左耳マイク１４ａの検出信号ｅ_L、および右耳マイク１４ｂの検出信号ｅ_Rの周波数分析結果と、制御時における左耳マイク１４ａの検出信号ｅ_Lの周波数分析結果と、制御時における右耳マイク１４ｂの検出信号ｅ_Rの周波数分析結果とを、図１６に示す。図１６に示す例では、非制御時における左耳マイク１４ａの検出信号ｅ_Lの音圧レベルと、右耳マイク１４ｂの検出信号ｅ_Rの音圧レベルとは同じレベルとなっている。これに対し、制御時においては、右耳マイク１４ｂの検出信号ｅ_Rに比べて左耳マイク１４ａの検出信号ｅ_Lの方が音圧レベルが大きい。したがって、図１６に示す例では、マイク判定部３１は、左耳マイク１４ａを騒音源に最も近いマイクと判定する。

切り替え制御部３２は、マイク判定部３１の判定結果に基づいて、制御部１５ａの入力が接続されるべきマイクの出力が、騒音源に最も近いマイクの出力に切り替えられるように、切り替え部３０を制御する。

このように、図１５に示した構成にすることで、ユーザ１０が騒音源の位置を特定できない場合であっても、制御部１５ａの入力が接続されるべきマイクの出力を、騒音源に最も近いマイクの出力に自動的に切り替えることができる。

なお、図１５に示した構成において、マイク判定部３１および切り替え制御部３２による切り替え動作は、騒音制御装置の動作初期時のみ行ってもよいし、定期的に行ってもよい。

また、図１５に示した構成において、マイク判定部３１は、左耳マイク１４ａおよび右耳マイク１４ｂの検出信号の音圧レベルを比較したが、これに限定されず、検出信号に関する相互相関関数を用いて判定してもよい。その場合、マイク判定部３１は、まず左耳マイク１４ａおよび右耳マイク１４ｂの検出信号に関する相互相関関数を算出する。相互相関関数は検出信号の時間差の最大値を取るという特徴に基づき、マイク判定部３１は、相互相関関数から両検出信号の時間差を算出する。マイク判定部３１は、算出した時間差から騒音到来方向を評価して、騒音源に最も近いマイクを判定する。また、マイク判定部３１は、例えば、航空機など乗り物内での座席位置情報に基づいて、騒音源に最も近いマイクを判定してもよい。座席位置情報としては、例えば右側座席または左側座席、通路側座席または窓側座席などの情報である。そして、例えば窓側座席では騒音源が窓側に存在するので、マイク判定部３１は、窓側に最も近いマイクを判定することとなる。

なお、図１２および図１５に示した構成において、左耳高域制御部２５ａおよび右耳高域制御部２５ｂを備える構成としたが、これらが省略された構成であってもよい。

また、図１２および図１５に示した構成において、図１７に示すように、第２の実施形態で説明したエコーキャンセル部２６を新たに備える構成としてもよい。図１７は、図１２および図１５に示した構成において、第２の実施形態で説明したエコーキャンセル部２６を新たに備える構成を示す図である。この場合、図１７に示すように、図１２に示した構成に対し、エコーキャンセル部２６、切り替え部３３、および減算器３４を新たに備えることとなる。切り替え部３３は、エコーキャンセル部２６の接続先を、加算器２１ａの出力および加算器２１ｂの出力のいずれかに切り替える。切り替え部３３には、端子ａ〜ｃが設けられている。エコーキャンセル部２６の入力は、端子ｃと接続されている。加算器２１ａの出力は、端子ａと接続されている。加算器２１ｂの出力は、端子ｂと接続されている。切り替え部３３は、端子ａｃ間を結線するか、端子ｂｃ間を結線するかによって、結線状態を切り替える。なお、切り替え部３３は、切り替え部３０と連動していずれかの結線状態に切り替える。つまり、切り替え部３０の結線状態が端子ａｃ間を結線した状態であるとき、切り替え部３３の結線状態も端子ａｃ間を結線した状態になるとする。また、切り替え部３０の結線状態が端子ｂｃ間を結線した状態であるとき、切り替え部３３の結線状態も端子ｂｃ間を結線した状態になるとする。減算器３４は、切り替え部３０の出力信号からエコーキャンセル部２６の出力信号を減算する。

（第４の実施形態）
以下、図面を参照して本発明の第４の実施形態に係る騒音制御装置について説明する。本実施形態では、上述した第１〜第３の実施形態に係る騒音制御装置を利用して、さらに発展させた形態について説明する。

まず、図１８を参照して、第１の利用形態について説明する。図１８は、第１の実施形態に係る騒音制御装置を利用した第１の利用形態の構成を示す図である。図１８に示す構成は、図２に示した構成に対し、制御部１５ｂを追加した構成である。図１８において、図２に示した第１の実施形態に係る騒音制御装置と同じ符号で示した構成部は同じ機能を有するとし、詳細な説明は省略する。また、図１８はユーザ１０の頭部上方から見た図であり、ユーザ１０は紙面に向かって上を向いている。

制御部１５ｂは、右耳スピーカ部１４ｂの電気音響伝達関数Ｈ_Rの逆特性を有するフィルタ係数がフィードバック制御フィルタに設定される以外は、図３を用いて説明した制御部１５の構成と同様の構成である。制御部１５ｂは、左耳マイク１４ａで検出された検出信号ｅ_Lのレベルが小さくなるように制御するための制御信号を、検出信号ｅ_Lに基づいて生成する。制御部１５ｂにおいて生成された制御信号は、右耳スピーカ１３ｂに出力される。

図１８に示す構成によれば、左耳スピーカ１３ａと右耳スピーカ１３ｂの特性が大きく異なっている場合であっても、左右両耳において騒音を低減することができる。また、上述した従来に対しては、騒音を検出するためのマイクを１個だけ用いるのでマイクコストを抑制することができるというメリットがある。

次に、図１９を参照して、第２の利用形態について説明する。図１９は、第２の実施形態に係る騒音制御装置をさらに発展させた第２の利用形態の構成を示す図である。図１９に示す構成は、図９に示した構成に対し、制御部１５ｃを追加した構成である。図１９において、図９に示した第２の実施形態に係る騒音制御装置と同じ符号で示した構成部は同じ機能を有するとし、詳細な説明は省略する。また、図１９はユーザ１０の頭部上方から見た図であり、ユーザ１０は紙面に向かって上を向いている。

制御部１５ｃは、電気音響伝達関数Ｈ_Rを模擬したフィルタ係数が設定されるフィルタードＸフィルタ１５５以外は、図１０を用いて説明した制御部１５ａの構成と同様の構成である。制御部１５ｃは、左耳マイク１４ａで検出された検出信号ｅ_Lのレベルが小さくなるように制御するための制御信号を、検出信号ｅ_Lに基づいて生成する。制御部１５ｃにおいて生成された制御信号は、加算器２１ｂに出力される。制御部１５ａは、右耳マイク１４ｂで検出された検出信号ｅ_Rのレベルが小さくなるように制御するための制御信号を、検出信号ｅ_Rに基づいて生成する。制御部１５ａにおいて生成された制御信号は、加算器２１ａに出力される。加算器２１ａは、制御部１５ａで生成された制御信号と、左耳高域制御部２５ａで生成された制御信号とを加算し、左耳スピーカ１３ａに出力する。加算器２１ｂは、制御部１５ｃで生成された制御信号と、右耳高域制御部２５ｂで生成された制御信号とを加算し、右耳スピーカ１３ｂに出力する。

このような構成において、例えば左耳高域制御部２５ａは電気音響伝達関数Ｈ_Lを考慮して設計されている。このため、左耳マイク１４ａが経年劣化等の原因で特性が劣化した場合、左耳高域制御部２５ａにおいて生成される制御信号は騒音をキャンセルできる信号とはならない。したがって、左耳マイク１４ａ、左耳高域制御部２５ａ、加算器２１ａ、および左耳スピーカ１３ａによって形成されるフィードバックループが設計通りに動作せず、左耳近傍において騒音の高周波数帯域を低減することができなくなる。同様に、制御部１５ｃは電気音響伝達関数Ｈ_Lと同じ値になる電気音響伝達関数Ｈ_Rを考慮して設計されている。このため、左耳マイク１４ａが経年劣化等の原因で特性が劣化した場合、制御部１５ｃにおいて生成される制御信号は騒音をキャンセルできる信号とはならない。右耳近傍において低周波数帯域の騒音を低減することができなくなる。

しかし、右耳マイク１４ｂの特性が劣化すること無く正しく動作していれば、制御部１５ａと右耳高域制御部２４ｂは、騒音をキャンセルできる制御信号を出力する。したがって、左耳近傍に到来する騒音の低周波数帯域、および右耳近傍に到来する騒音の高周波数帯域を低減することができる。このように図１９に示す構成では、制御部１５ａを含むフィードバックループ内に含まれるマイクを右耳マイク１４ｂとし、制御部１５ｃを含むフィードバックループ内に含まれるマイクを左耳マイク１４ａとしている。これにより、一方のマイクの特性が劣化した際にも、騒音低減効果が全く無くなるという危険を回避することができる。

次に、第３の利用形態について説明する。第３の利用形態の構成は、図９に示した第２の実施形態の構成に対し、左耳高域制御部２５ａおよび右耳高域制御部２５ｂにおいて生成される制御信号の周波数帯域を、制御部１５ａと同じ周波数帯域にした構成である。この構成によれば、騒音を低減する周波数帯域は制御部１５ａで生成された制御信号の周波数帯域となるが、騒音を低減するレベルをさらに大きくすることができる。

なお、上述した第１〜第４の実施形態に係る騒音制御装置において、ヘッドバンド１１、左耳ケース１２ａ、右耳ケース１２ｂ、左耳スピーカ１３ａ、右耳スピーカ１３ｂ、左耳マイク１４ａ、右耳マイク１４ｂ、および外部マイク１４ｃ以外の各構成部は、ＬＳＩなどの集積回路や、専用の信号処理回路を用いて１チップ化したものによって実現されてもよい。また上述した第１〜第４の実施形態に係る騒音制御装置は、上記各構成部の機能に相当するものをそれぞれチップ化したものによって実現されてもよい。例えば図２に示した構成においては、制御部１５が集積回路で実現される。このとき、当該集積回路は、左耳マイク１４ａからの出力を入力する入力端子と、制御部１５において生成された制御信号を左耳スピーカ１３ａおよび右耳スピーカ１３ｂにそれぞれ出力する出力端子とを備える。なお、ここでは、ＬＳＩとしたが、集積度の違いにより、ＩＣ、システムＬＳＩ、スーパーＬＳＩ、ウルトラＬＳＩと呼称されることもある。また集積回路化の手法は、ＬＳＩに限るものではなく、専用回路又は汎用プロセッサで実現してもよい。ＬＳＩ製造後に、プログラムすることが可能なＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）や、ＬＳＩ内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサを利用してもよい。さらには、半導体技術の進歩又は派生する別技術によりＬＳＩに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックの集積化を行ってもよい。

本発明に係る騒音制御装置は、１つの演算処理回路で処理する場合であっても、制御部での入出力遅延を大きくすることなく、騒音低減効果を十分に発揮することが可能なヘッドホン装置、および音楽再生機能を有するヘッドホン装置等に適用される。

コヒーレンス関数の算出結果の一例を示す図 第１の実施形態に係る騒音制御装置の構成を示す図 図２に示した騒音制御装置の構成例を信号処理上のブロックで示した図 左耳近傍の騒音低減効果を示す図 右耳近傍の騒音低減効果を示す図 図３に示す制御部１５の他の構成例を示す図 図３に示す制御部１５の他の構成例を示す図 図２に示した騒音制御装置が外部マイク１４ｃ、フィードフォワード制御部１６、および加算器１７をさらに備えた構成を示す図 騒音を低減する機能とオーディオ信号出力機能とを組み合わせた構成を示す図 第２の実施形態に係る騒音制御装置の構成を示す図 制御部１５ａの構成を示す図 図９に示した騒音制御装置の構成に対し、エコーキャンセル部２６および減算器２７をさらに追加した構成を示す図 第３の実施形態に係る騒音制御装置の構成を示す図 騒音源がユーザ１０の左耳側に存在している様子を示す図 図１３Ａに示す環境において、左耳マイク１４ａで検出された騒音の時間軸波形を示した図 図１３Ａに示す環境において、右耳マイク１４ｂで検出された騒音の時間軸波形を示した図 左耳マイク１４ａの検出信号ｅ_Lを用いて制御した場合の右耳マイク１４ｂの検出信号ｅ_Rの周波数特性を示す図 右耳マイク１４ｂの検出信号ｅ_Rを用いて制御した場合の左耳マイク１４ａの検出信号ｅ_Lの周波数特性を示す図 図１２に示す構成に対してマイク判定部３１および切り替え制御部３２を新たに追加した構成を示す図 制御時および非制御時における左耳マイク１４ａの検出信号ｅ_Lおよび右耳マイク１４ｂの検出信号ｅ_Rの周波数分析結果を示す図 図１２および図１５に示した構成において、第２の実施形態で説明したエコーキャンセル部２６を新たに備える構成を示す図 第１の実施形態に係る騒音制御装置を利用した第１の利用形態の構成を示す図 第２の実施形態に係る騒音制御装置をさらに発展させた第２の利用形態の構成を示す図 従来のノイズキャンセルヘッドホンの構成を示す図 図２０に示したノイズキャンセルヘッドホンの構成を信号処理系のブロックで示した図 騒音低減機能とオーディオ信号出力機能とを組み合わせた構成を示す図 騒音低減効果を維持可能な周波数帯域を拡大するノイズキャンセルヘッドホンの構成を示す図

符号の説明

１１ ヘッドバンド
１２ａ 左耳ケース
１２ｂ 右耳ケース
１３ａ 左耳スピーカ
１３ｂ 右耳スピーカ
１４ａ 左耳マイク
１４ｂ 右耳マイク
１４ｃ 外部マイク
１５、１５ａ、１５ｂ、１５ｃ 制御部
１５１ フィードバック制御フィルタ
１５２ 反転器
１５３ エコーキャンセルフィルタ
１５４、２０、２７、３４ 減算器
１５５ フィルタードＸフィルタ
１５６ 係数更新部
１５７ 適応フィルタ
１５８、１５９ ローパスフィルタ
１６ フィードフォワード制御部
１７、２１ａ、２１ｂ 加算器
１８ オーディオ信号出力部
１９ オーディオ信号キャンセル部
２５ａ 左耳高域制御部
２５ｂ 右耳高域制御部
２６ エコーキャンセル部
３０、３３ 切り替え部
３１ マイク判定部
３２ 切り替え制御部

Claims (11)

1. 音響的に独立した複数の空間にそれぞれ到来する騒音を低減する騒音制御装置であって、
   前記複数の空間にそれぞれ対応して設けられ、対応する空間に音を出力する音出力手段と、
   前記複数の空間のうちの少なくとも１つの空間に設けられ、当該空間に到来する騒音を検出する第１の騒音検出手段と、
   前記第１の騒音検出手段のうちの１つにおいて検出された騒音に基づいて当該騒音をキャンセルするためのキャンセル信号を生成し、生成したキャンセル信号を複数の前記音出力手段にそれぞれ出力する１つの第１の信号生成手段とを備える、騒音制御装置。
2. 前記第１の信号生成手段は、前記キャンセル信号の周波数が低くなるにつれてキャンセル信号のレベルが大きくなるように、前記キャンセル信号を生成することを特徴とする、請求項１に記載の騒音制御装置。
3. 前記複数の空間以外の空間であって前記騒音を発生させる騒音源が存在する空間に設けられ、当該騒音源から到来する騒音を検出する第２の騒音検出手段と、
   前記第２の騒音検出手段において検出された騒音に基づいて当該騒音をキャンセルするためのキャンセル信号を生成し、生成したキャンセル信号を複数の前記音出力手段にそれぞれ出力する第２の信号生成手段とをさらに備える、請求項１に記載の騒音制御装置。
4. 前記第１の騒音検出手段は、前記複数の空間にそれぞれ設けられており、
   前記騒音制御装置は、さらに、複数の前記第１の騒音検出手段にそれぞれ対応して設けられ、対応する第１の騒音検出手段において検出された騒音に基づいて所定周波数より高い周波数を有する前記キャンセル信号を生成し、生成したキャンセル信号を、対応する第１の騒音検出手段と同じ空間に設けられた前記音出力手段に出力する第３の信号生成手段を備え、
   前記第１の信号生成手段は、複数の前記第１の騒音検出手段のうちの１つにおいて検出された騒音に基づいて前記所定周波数以下の周波数を有する前記キャンセル信号を生成し、生成したキャンセル信号を複数の前記音出力手段にそれぞれ出力する、請求項１に記載の騒音制御装置。
5. 前記所定周波数は、前記音出力手段の入力から当該音出力手段と同じ空間に設けられた前記第１の騒音検出手段の出力までの電気音響伝達関数において位相の遅れが生じる周波数よりも低い周波数であることを特徴とする、請求項４に記載の騒音制御装置。
6. 前記第１の騒音検出手段は、前記複数の空間にそれぞれ設けられており、
   前記騒音制御装置は、さらに、前記第１の信号生成手段の入力が接続されるべき前記第１の騒音検出手段の出力を、複数の前記第１の騒音検出手段のうちのいずれかの出力に切り替える切り替え手段を備え、
   前記切り替え手段は、使用者の行為に応じて、前記第１の信号生成手段の入力が接続されるべき前記第１の騒音検出手段の出力を、前記騒音を発生させる騒音源に最も近い位置に設けられた前記第１の騒音検出手段の出力に切り替えることを特徴とする、請求項１に記載の騒音制御装置。
7. 前記第１の騒音検出手段は、前記複数の空間にそれぞれ設けられており、
   前記騒音制御装置は、
   前記第１の信号生成手段の入力が接続されるべき前記第１の騒音検出手段の出力を、複数の前記第１の騒音検出手段のうちのいずれかの出力に切り替える切り替え手段と、
   複数の前記第１の騒音検出手段において検出された騒音のレベルをそれぞれ検出するレベル検出手段とをさらに備え、
   前記切り替え手段は、前記第１の信号生成手段の入力が接続されるべき前記第１の騒音検出手段の出力を、前記レベル検出手段において最も高いレベルが検出された前記第１の騒音検出手段の出力に切り替えることを特徴とする、請求項１に記載の騒音制御装置。
8. 前記第１の騒音検出手段は、前記複数の空間にそれぞれ設けられており、
   前記騒音制御装置は、
   前記第１の信号生成手段の入力が接続されるべき前記第１の騒音検出手段の出力を、複数の前記第１の騒音検出手段のうちのいずれかの出力に切り替える切り替え手段と、
   複数の前記第１の騒音検出手段において検出された騒音に関する相互相関関数を算出する算出手段とをさらに備え、
   前記切り替え手段は、前記算出手段において算出された相互相関関数に基づいて、前記第１の騒音検出手段の出力を切り替えることを特徴とする、請求項１に記載の騒音制御装置。
9. 複数の前記音出力手段にオーディオ信号をそれぞれ出力するオーディオ信号出力手段と、
   前記オーディオ信号出力手段から出力されたオーディオ信号をキャンセルするためのキャンセル信号を生成する第４の信号生成手段と、
   前記第１の騒音検出手段のうちの１つにおいて検出された音に基づく信号と、前記第４の信号生成手段において生成された前記キャンセル信号とを加算して、加算した信号を前記第１の信号生成手段に出力する加算器とをさらに備え、
   前記第１の騒音検出手段のうちの１つにおいて検出された音に基づく信号は、当該第１の騒音検出手段が設けられた空間に到来する騒音に基づく信号と、当該第１の騒音検出手段と同じ空間に設けられた前記音出力手段を介して前記オーディオ信号出力手段から出力されたオーディオ信号とを含む、請求項１に記載の騒音制御装置。
10. 音響的に独立した複数の空間にそれぞれ到来する騒音を低減する集積回路であって、
    前記複数の空間のうちの少なくとも１つの空間に設けられた騒音検出手段であって、設けられた空間に到来する騒音を検出する騒音検出手段に対し、当該騒音検出手段のうちの１つの出力を入力する入力端子と、
    前記入力端子において入力された前記騒音検出手段の出力に基づいて当該騒音検出手段において検出された騒音をキャンセルするためのキャンセル信号を生成する１つの信号生成手段と、
    前記複数の空間にそれぞれ対応して設けられた音出力手段であって、対応する空間に音を出力する音出力手段に対し、前記信号生成手段において生成されたキャンセル信号をそれぞれ出力する出力端子とを備える、集積回路。
11. 使用者の左耳および右耳近傍にそれぞれ形成される音響的に独立した２つの空間にそれぞれ到来する騒音を低減するヘッドホン装置であって、
    前記左耳近傍に形成される空間に設けられ、当該空間に音を出力する左耳用音出力手段と、
    前記右耳近傍に形成される空間に設けられ、当該空間に音を出力する右耳用音出力手段と、
    前記２つの空間のうちの少なくとも１つの空間に設けられ、当該空間に到来する騒音を検出する騒音検出手段と、
    前記騒音検出手段のうちの１つにおいて検出された騒音に基づいて当該騒音をキャンセルするためのキャンセル信号を生成し、生成したキャンセル信号を前記左耳音出力手段および右耳音出力手段にそれぞれ出力する１つの信号生成手段とを備える、ヘッドホン装置。

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