JP2000134288A - 電話機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電話機の周囲の背景音の入力を安価に確実に
防止する。 【解決手段】 送受器２５に入力される送話音をコーデ
ィック回路２６によってディジタル信号に変換し、送受
器２５と独立に設けられたマイク３７によって検出され
た背景音をＡ／Ｄ変換器３８によってディジタルの信号
に変換してディジタルフィルタ３９に入力し、コーディ
ック回路２６の出力信号からディジタルフィルタ３９の
出力を減算手段４０によって減算し、この減算結果を受
けたフィルタ係数更新手段４１は送話信号からこの送話
信号に含まれる背景音成分を除いた音声成分だけが減算
手段４０から出力されるようにディジタルフィルタ３９
のフィルタ係数を所定のアルゴリズムにしたがって更新
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、送受器によって通
話を行う電話機において、周囲からの背景音による音質
の低下を防止する技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】電話機のうち、例えば公衆電話機のよう
に、車等の交通量が多い場所や人通りの激しい場所等に
設置される電話機では、周囲から高いレベルの背景音が
送受器に入力され通話相手側に伝達されて、通話が満足
に行えなくなる。

【０００３】これを解決するために、従来では、送受器
の通気口の位置や形状等を工夫して、背景音の入力を防
止するものがあった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記の
ように背景音の入力を防止する特殊構造の送受器は、コ
ストが高く、しかも、その構造によって送受器自体のデ
ザインが限定されてしまい、設計の自由度が少なくなる
という問題があった。

【０００５】また、背景音のみをマイクによって検出
し、その検出信号を送受器から出力される送話信号から
単純に減算する方法も考えられるが、送受器は、利用者
が手に持って不特定な位置に移動されるため、送受器か
ら出力される送話信号に含まれる背景音成分の位相とマ
イクで検出された背景信号の位相とは必ずしも一致せ
ず、背景音を確実に除去することは困難であり、逆に雑
音増加の恐れもある。

【０００６】本発明は、この問題を解決して、送受器の
デザインを限定することなく、低コストで背景音を確実
に除去できる電話機を提供することを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明の請求項１の電話機は、通話を行うための送
受器と、前記送受器と独立に設けられ、周囲からの背景
音を電気信号に変換する背景音入力手段と、前記送受器
から出力される送話信号をディジタル信号に変換する第
１のＡ／Ｄ変換器と、前記背景音入力手段から出力され
る背景信号をディジタル信号に変換する第２のＡ／Ｄ変
換器と、前記第２のＡ／Ｄ変換器の出力に対してフィル
タリング処理を行うディジタルフィルタと、前記第１の
Ａ／Ｄ変換器の出力から前記ディジタルフィルタの出力
を減算する減算手段と、前記減算手段の出力を受け、該
減算手段の出力が前記送話信号から該送話信号に含まれ
る背景音成分を除いた音声成分のみに収束するように、
前記ディジタルフィルタのフィルタ係数を所定の適応ア
ルゴリズムにしたがって更新するフィルタ係数更新手段
とを有し、前記送話信号から背景音成分を除去した音声
成分を回線へ送出することを特徴としている。

【０００８】また、本発明の請求項２の電話機は、請求
項１の電話機において、前記減算手段の出力と前記第２
のＡ／Ｄ変換器の出力との相互相関を検出する相互相関
検出手段と、前記相互相関検出手段によって検出された
相関値に応じて、前記フィルタ係数更新手段の収束判定
のための修正係数を更新する修正係数更新手段とを備え
ている。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施形態を説明する。図１は、実施形態の公衆電話機２０
の構成を示す図である。

【００１０】この公衆電話機２０は、従来の公衆電話機
と同様に、カード処理装置２１、硬貨処理装置２２、ダ
イヤル装置２３、表示器２４、送受器２５、フックスイ
ッチ２６、コーデック回路２７および回線インタフェー
ス２８を備えており、さらに、送話信号から背景音を除
去するために操作するノイズ除去スイッチ３１、送話信
号の切り換えを行う切換スイッチ３２、ノイズ除去部３
５およびこれらの制御を行う制御装置５０を備えてい
る。

【００１１】カード処理装置２１は、挿入されたカード
の残り度数を読み取って制御装置５０へ出力し、制御装
置５０からの料金徴収指令を受けてカードの残り度数を
減算して通話終了時にカードを返却する。また硬貨処理
装置２２は、投入硬貨の金額を検出して制御装置５０へ
出力し、制御装置５０からの料金徴収指令を受けて硬貨
を収納し、通話終了時に残り硬貨を返却する。

【００１２】ダイヤル装置２３は、通話相手の電話番号
を入力するためのものであり、入力された番号を制御装
置５０へ出力する。表示器２４にはカードの残り度数、
投入硬貨の残額や電話番号等の情報が制御装置５０によ
って表示される。

【００１３】送受器２５は、マイクとスピーカ（ともに
図示せず）によって形成され、利用者の送話音声を送話
信号に変換して出力し、回線から入力された受話信号を
受話音声に変換する。

【００１４】フックスイッチ２６は、送受器２５がオン
フック状態かオフフック状態かを検出して、その検出信
号を制御装置５０へ出力する。

【００１５】コーディック回路２７は、回線から回線イ
ンタフェース２８を介して入力されるディジタルの受話
信号をアナログ信号に変換して送受器２５へ出力し、送
受器２５から出力されるアナログの送話信号またはノイ
ズ除去部３５からの信号をディジタル信号に変換して回
線インタフェース２８へ出力する。

【００１６】回線インタフェース２８は、制御装置５０
から出力される回線の接続や制御に必要な情報と、コー
ディック回路２７から出力される送話信号をディジタル
公衆回線へ出力し、回線側から制御情報と受話信号とを
受け、その制御情報を制御装置５０へ出力し、受話信号
をコーディック回路２７へ出力する。

【００１７】ノイズ除去スイッチ３１は、公衆電話機２
０の利用者が背景音を除去して通話するか否かを選択す
るためのスイッチであり、例えば戻し操作の必要のない
非ロック型の押釦スイッチによって形成されている。

【００１８】切換スイッチ３２は、ノイズ除去スイッチ
３１の操作に応じて制御装置５０により切り換え制御さ
れる２回路２接点のスイッチであり、送受器２５とコー
ディック回路２７の送話信号ラインの間に設けられてい
る。

【００１９】切換スイッチ３２の第１の共通端子３２ａ
は、送受器２５の送話信号ラインに接続され、第２の共
通端子３２ｄは、コーディック回路２７の送話信号ライ
ンに接続され、第１の共通端子３２ａに接続可能な一方
の端子３２ｂと、第２の共通端子３２ｄに接続可能な一
方の端子３２ｅの間は直結されている。

【００２０】切換スイッチ３２は、常時は、第１の共通
端子３２ａが端子３２ｂに接続され且つ第２の共通端子
３２ｄが端子３２ｅに接続された状態にあり、送受器２
５とコーディック回路２７の送話信号ラインの間を直結
している。

【００２１】切換スイッチ３２の第１の共通端子３２ａ
に接続可能な他方の端子３２ｃと、第２の共通端子３２
ｄに接続可能な他方の端子３２ｆは、ノイズ除去部３５
のコーディック回路３６に接続されている。

【００２２】コーディック回路３６は、切換スイッチ３
２を介して入力されるアナログの送話信号をディジタル
信号に変換し、ノイズ除去されたディジタル信号をアナ
ログ信号に変換して切換スイッチ３２を介してコーディ
ック回路２７へ出力する。このコーディック回路３６
は、実施形態の第１のＡ／Ｄ変換器を構成するものであ
る。

【００２３】また、このノイズ除去部３５には、背景音
を検出するためのマイク３７が設けられている。マイク
３７は、送受器２５に対する利用者の送話音声が入りに
くく、周囲からの背景音が入りやすい位置に設けられて
いる。

【００２４】マイク３７に入力された背景音は、Ａ／Ｄ
変換器３８によってディジタルの背景信号に変換され
る。このＡ／Ｄ変換器３８は、実施形態の第２のＡ／Ｄ
変換器を構成するものである。

【００２５】Ａ／Ｄ変換器３８の出力はディジタルフィ
ルタ３９に入力される。ディジタルフィルタ３９は例え
ばトランスバーサル型ＦＩＲフィルタによって構成さ
れ、複数のフィルタ係数によって決まる応答特性を有し
ている。

【００２６】ディジタルフィルタ３９の出力は減算手段
４０に入力されている。減算手段４０は、コーディック
回路３６の出力からディジタルフィルタ３９の出力を減
算する。

【００２７】減算手段４０の出力は、フィルタ係数更新
手段４１、相互相関検出手段４２およびコーディック回
路３６に出力される。

【００２８】フィルタ係数更新手段４１は、減算手段４
０の出力の２乗平均を計算してその値が所定値以下に収
束するように、ディジタルフィルタ３９のフィルタ係数
をＬＭＳアルゴリズムにしたがって更新して、送話信号
からその送話信号に含まれている背景音成分が除去され
た音声成分が減算手段４０から出力されるようにしてい
る。

【００２９】以下、その原理について説明する。先ず、
利用者が話をしていない場合、即ち、送話信号が背景音
成分のみの場合について考える。

【００３０】送受器２５から出力される送話信号をｄ
（ｎ）、マイク３７から出力される背景音信号をｘ
（ｎ）、背景音信号ｘ（ｎ）に対するディジタルフィル
タ３９のフィルタ応答を、 ｙ（ｎ）＝Σｈ（ｋ）・ｘ（ｎ−ｋ） （ただし、ｈ（ｋ）はフィルタ係数、Σはｋ＝０〜ｎ−
１までの総和を示す）とする。

【００３１】ここで、図２のように、周囲からの背景音
ｎが送受器２５に入力されて送話信号ｄとして出力され
るまでの信号経路と、背景音ｎがマイク３７に入力され
てその背景音信号ｘがディジタルフィルタ３９に入力さ
れディジタルフィルタ３９から応答信号ｙが出力される
までの信号経路とを考え、それぞれの経路の伝達関数を
Ｈａ（ｓ）、Ｈｂ（ｓ）として、ラプラス変換したとき
図３のように表される。

【００３２】したがって、Ｄ（ｓ）、Ｙ（ｓ）は、 Ｄ（ｓ）＝Ｈａ（ｓ）・Ｎ（ｓ） Ｙ（ｓ）＝Ｈｂ（ｓ）・Ｎ（ｓ） となる。これらの式からＮ（ｓ）を消去すると、 Ｙ（ｓ）＝Ｄ（ｓ）・Ｈ（ｂ）／Ｈ（ａ） となる。

【００３３】上式は、伝達関数Ｈ（ｂ）／Ｈ（ａ）によ
ってＤ（ｓ）からＹ（ｓ）を生成することができること
を示している。

【００３４】フィルタ係数更新手段４１は、この伝達特
性に対応するフィルタ係数をＬＭＳアルゴリズムにした
がって更新することで目標とする信号ｄ（＝背景音成分
ｎ）に対してフィルタの出力ｙを近づける。

【００３５】即ち、フィルタ係数更新手段４１は、減算
手段４０の出力ｅの２乗が最小となるようにフィルタ係
数を更新する。

【００３６】ここで、ｅの２乗は、 ｅ² ＝（ｎ−ｙ）² となり、ｎとｙは互いに相関があるから、その期待値
（平均値）は、 Ｅ〔ｅ² 〕＝Ｅ〔（ｎ−ｙ）² 〕 となり、Ｅ〔ｅ² 〕を小さくするようにフィルタ係数を
更新することは、Ｅ〔（ｎ−ｙ）² 〕を小さくする、即
ち、ｙをｎに近づけていることになる。これによって、
減算手段４０の出力には背景音成分が殆ど現れなくな
る。

【００３７】また、送話信号ｄに利用者の音声Ｓが含ま
れている場合も同様である。即ち、送話信号ｄ＝Ｓ＋ｎ
とすれば、減算手段４０の出力ｅの２乗は、 ｅ² ＝（ｄ−ｙ）² ＝Ｓ² ＋２（ｎ−ｙ）Ｓ＋（ｎ−ｙ）² となる。前記したように、この場合、Ｓはｎおよびｙに
対して相関が無く、ｎとｙは相関があるため、上式の期
待値（平均）は、 Ｅ〔ｅ² 〕＝Ｅ〔Ｓ² 〕＋Ｅ〔（ｎ−ｙ）² 〕 となる。

【００３８】ここで、Ｅ〔Ｓ² 〕は、ディジタルフィル
タ３９の応答と無関係に一定値であるから、Ｅ〔ｅ² 〕
を小さくするようにフィルタ係数を更新することは、前
記同様にＥ〔（ｎ−ｙ）² 〕を小さくする、即ち、ｙを
ｎに近づけていることになる。

【００３９】このようにフィルタ係数更新手段４１がＬ
ＭＳアルゴリスムにしたがってフィルタ係数を更新する
ことによって、送話信号からその送話信号に含まれてい
る背景音成分が確実に除去されて、減算手段４０の出力
は利用者の音声成分だけになる。

【００４０】また、相互相関検出手段４２は、減算手段
４０の出力とＡ／Ｄ変換器３８の出力との相互相関を検
出し、その検出結果を修正係数更新手段４３に出力す
る。

【００４１】修正係数更新手段４３は、相互相関検出手
段４２によって検出された相関値が小さくなるように、
フィルタ係数更新手段４１の収束判定のための修正係数
を更新して、フィルタ係数更新手段４１によるディジタ
ルフィルタ３９の応答が速やかに収束するようにしてい
る。この修正係数更新手段４３は相互相関検出手段４２
によって検出される相関値のピークを検出し、そのピー
ク値が小さくなるように修正係数を更新する。

【００４２】なお、ノイズ除去部３５のディジタルフィ
ルタ３９、減算手段４０、フィルタ係数更新手段４１、
相互相関検出手段４２および修正係数更新手段４３は、
ディジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）あるいはＣＰ
Ｕ、ＲＯＭ等からなるマイクロコンピュータによって構
成されている。

【００４３】以上のように構成された公衆電話機２０で
は、利用者が通話を行う際に、ノイズ除去スイッチ３１
を押せば、送受器２５から出力される送話信号がノイズ
除去部３５に入力され、その送話信号に含まれる背景音
成分が確実に除去されて、コーディック回路３６、２７
および回線インタフェース２８を介して回線へ送出され
る。

【００４４】このため、通話相手側は、公衆電話機利用
者の音声のみを受話音として聞くことができ、公衆電話
機周囲の背景音に影響されずに通話を円滑に行うことが
できる。

【００４５】なお、この実施形態では、ディジタルフィ
ルタとしてトランスバーサルＦＩＲ型のものを用いてい
たが、他のフィルタ、例えばＩＩＲフィルタ等を用いて
もよい。

【００４６】また、この実施形態では、フィルタ係数更
新手段４１が、ＬＭＳアルゴリズムにしたがって、ディ
ジタルフィルタのフィルタ係数を更新していたが、他の
アルゴリズムにしたがってフィルタ係数を更新するよう
にしてもよい。

【００４７】

【他の実施の形態】前記実施形態では、ノイズ除去スイ
ッチ３１を操作することによって、背景音を除去するよ
うにしていたが、ノイズ除去スイッチ３１および切換ス
イッチ３２を省略し、送受器２５とコーディック回路２
７との間にノイズ除去部３５を直結し、送受器２５から
の送話信号に対して常に背景音を除去するようにしても
よい。

【００４８】また、図４に示す公衆電話機６０のよう
に、背景音信号の平均レベルを検出する背景音レベル検
出手段６１と、背景音信号の平均レベルを基準値と比較
しその比較結果を制御装置５０に出力する比較手段６２
とを設け、背景音信号の平均レベルが基準値より大きい
ときには、切換スイッチ３２によって送受器２５とコー
ディック回路２７との間にノイズ除去部３５を接続さ
せ、背景音信号の平均レベルが基準値以下のときには、
送受器２５とコーディック回路２７との間を直結させる
ようにしてもよい。

【００４９】また、前記実施形態では、ディジタル式の
公衆電話機に本発明を適用していたが、アナログ式の公
衆電話機、ディジタルあるいはアナログの加入者電話
機、携帯電話、ＰＨＳ等にも本発明を同様に適用でき
る。

【００５０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の電話機
は、送受器に入力される送話音をディジタル信号に変換
し、送受器と独立に設けられた背景音検出手段によって
検出された背景音をディジタルの信号に変換してディジ
タルフィルタに入力し、ディジタルフィルタの出力をデ
ィジタルの送話信号から減算し、送話信号からこの送話
信号に含まれる背景音成分を除いた音声成分だけが減算
手段から出力されるように、ディジタルフィルタのフィ
ルタ係数を更新している。

【００５１】このため、背景音の入力をキャンセルする
構造の送受器を使用することなく、背景音を確実に除去
することができ、コストを下げることができ、また、送
受器のデザインの自由度が高くなる。

【００５２】また、減算手段の出力と背景音信号との相
互相関を検出し、その検出値に応じてフィルタ係数更新
手段の修正係数を更新するようにした電話機では、ディ
ジタルフィルタの応答特性を速やかに収束させることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態の構成を示すブロック図

【図２】実施形態の原理を説明するための図

【図３】実施形態の原理を説明するための図

【図４】本発明の他の実施形態の構成を示すブロック図

【符号の説明】

２０ 公衆電話機 ２５ 送受器 ２７ コーディック回路 ２８ 回線インタフェース ３１ ノイズ除去スイッチ ３２ 切換スイッチ ３５ ノイズ除去部 ３６ コーディック回路 ３７ マイク ３８ Ａ／Ｄ変換器 ３９ ディジタルフィルタ ４０ 減算手段 ４１ フィルタ係数更新手段 ４２ 相互相関検出手段 ４３ 修正係数更新手段

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１０年１２月８日（１９９８．１２．
８）

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】全図

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

【図２】

【図３】

【図４】

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】通話を行うための送受器と、 前記送受器と独立に設けられ、周囲からの背景音を電気
   信号に変換する背景音入力手段と、 前記送受器から出力される送話信号をディジタル信号に
   変換する第１のＡ／Ｄ変換器と、 前記背景音入力手段から出力される背景信号をディジタ
   ル信号に変換する第２のＡ／Ｄ変換器と、 前記第２のＡ／Ｄ変換器の出力に対してフィルタリング
   処理を行うディジタルフィルタと、 前記第１のＡ／Ｄ変換器の出力から前記ディジタルフィ
   ルタの出力を減算する減算手段と、 前記減算手段の出力を受け、該減算手段の出力が前記送
   話信号から該送話信号に含まれる背景音成分を除いた音
   声成分のみに収束するように、前記ディジタルフィルタ
   のフィルタ係数を所定の適応アルゴリズムにしたがって
   更新するフィルタ係数更新手段とを有し、 前記送話信号から背景音成分を除去した音声成分を回線
   へ送出することを特徴とする電話機。
2. 【請求項２】前記減算手段の出力と前記第２のＡ／Ｄ変
   換器の出力との相互相関を検出する相互相関検出手段
   と、 前記相互相関検出手段によって検出された相関値に応じ
   て、前記フィルタ係数更新手段の収束判定のための修正
   係数を更新する修正係数更新手段とを備えたことを特徴
   とする請求項１記載の電話機。